• 僅需一個軟件即可實現編程和配置

• 集成于 Visual Studio?

• 自由選擇編程語言

• 支持 IEC 61131-3 面向對象的擴展功能

• 使用 C/C 作為實時應用程序的編程語言

• 可鏈接至 Matlab?/Simulink?

• 開放的接口可以兼容現有工具和擴展新功能

• 自由的實時內核配置環境

• 動態支持多核和 64 位操作系統

• 可遷移 TwinCAT 2 項目到 TwinCAT 3

在軟件方面，TwinCAT（The Windows Control and Automation Technology，基于Windows的控制和自動化技術）自動化軟件是控制系統的核心部分。TwinCAT 軟件系統可將任何一個基于PC 的系統轉換為一個帶多PLC、NC、CNC 和機器人實時操作系統的實時控制系統。TwinCAT 3 是TwinCAT 2 進一步發展的產物。

TwinCAT 3 為工程技術開辟了一條新的道路，并通過添加很多功能對實時內核進行擴展。工程環境完全集成在微軟的Visual Studio框架中，除了系統配置、運動控制、I/O和IEC61131 PLC編程語言之外，還可以進行編程和調試。

使用這些編程語言能夠創建可以在TwinCAT 3 實時內核中執行的模塊。能夠執行的模塊數量幾乎無限。TwinCAT 3中的任務數量也得到了顯著提升。TwinCAT 3 實時內核環境使得模塊能夠裝載到一個多核處理器的不同核上。

TwinCAT 3體系結構

• 支持所有主流現場總線

• 支持IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)

• 支持運動控制：包括PTP和CNC

• 支持TwinSAFE配置

• 支持科技自動化：機器人技術、測量技術、狀態監測

TwinCAT 3軟件工程

• 僅需一個工具—Microsoft Visual Studio(R)

• 集成：IEC61131—自動化領域全球標準

• 集成：C/C —IT領域全球標準

• 集成：TwinCAT系統管理器—國際知名配置工具

• 可鏈接至Matlab(R)/Simulink(R)科學計算領域全球標準

• 可使用其他工具擴展：編輯器，編譯器

• TwinCAT 2 項目可遷移至TwinCAT 3

• TwinCAT3 模塊：標準編程框架

• 將.NET編程語言用于非實時應用程序(例如HMI)

TwinCAT 3運行時間

• IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)對象在同一個實時內核中

• 集成TwinSAFE Runtime

• 擴展了實時功能：周期時間最短50 μs，低抖動

• 性能更強：支持多核CPU

• 面向未來：支持64位操作系統

TC1000|TC3 ADS：TwinCAT自動化設備規范（ADS）是獨立于介質的協議，用于讀寫數據以及在TwinCAT內進行指令傳輸。ADS路由可提供用于通訊鏈。ADS客戶端在網絡中可通過ADS與TwinCAT控制器連接。

TC1100|TC3 I/O：使用TwinCAT I/O 可以在過程映像中通過不同的現場總線采集循環數據。循環任務驅動相應的現場總線。不同的現場總線能夠在同一個CPU上用不同的周期時間運行。應用可以直接訪問過程映像。現場總線和過程映像在TwinCAT工程環境中配置。

TC1200|TC3 PLC：TwinCAT PLC在一臺CPU上采用IEC61131-3（第三版）國際標準實現一個或多個PLC。標準中所規定的所有編程語言都可用于編程。各種方便的調試選項是的故障查找和調試更加簡單易行。可以隨時在線修改程序，即在PLC正在運行時。所有變量都通過ADS用符號的方式提供，并可在合適的客戶端中讀寫。

TC1300|TC3 C ：TwinCAT 3 C 實時內核環境能夠執行用C 編寫的實時模塊。各種方便的調試選項使得故障查找和調試更加簡單易行。在PLC正在運行時，可以隨時在線修改程序。所有變量都通過ADS用符號的方式提供，并可在合適的客戶端中讀寫。

目錄

序

前言

第1章系統概述

11TwinCAT軟件介紹

12TwinCAT控制器的原理

13TwinCAT 3的運行機制

14選型設計

141控制器

142系統擴展模塊

143I/O系統

15安裝和接線

第2章TwinCAT PLC編程入門

21在編程PC上安裝TwinCAT開發環境

22初步認識開發環境

23獲取和注冊正版授權

231試用版授權的獲得

232完整版授權的激活方式

233常見問題

24添加路由（Add ADS Router）

241網線連接

242設置控制器的IP地址

243配置NetID

244添加ADS路由

245手動添加ADS路由（可選）

246常見問題

25開發第一個PLC項目

26設置開機自啟動

27下載、上傳和比較

271PLC程序的下載、上傳和比較

272TwinCAT項目的下載、上傳和比較

28附加資料

281常見問題

282TwinCAT 2 PLC編程入門

第3章TwinCAT 3開發環境的深入介紹

31基礎知識

311英文幫助系統中的基礎知識

312中文幫助的資料

32變量聲明

321變量聲明的基本語法

322變量類型

323變量地址

324變量聲明中的賦初值

325自動分配I/O地址

326變量的屬性

327PLC之外的全局數據類型

328PLC變量的刷新周期

33編程語言和新增功能

331ST中增加了Continue和Jump語句

332TwinCAT 3新增的指令

333UML編程

334指針和枚舉的新增功能

335通過程序注釋實現特殊功能

336隱藏內部變量

337引用全局變量是否需要命名空間

34診斷和調試功能

341兼容TC2的Watch window

342兼容TC2的Watch List

343常見問題

35任務和程序

351PLC程序下的多個Task

352關于Task的其他提示

36隱含的變量和函數

361TwinCAT_SystemInfoVarList

362除零溢出及指針校驗

363隱含的函數

37兼容TC2的功能

371多語言混合編程（Action）

372可供使用的操作符、函數和功能塊

373數組和指針

374添加EtherCAT 第三方從站設備

38附加資料

381常見問題

382TwinCAT 2開發環境深入介紹

第4章TwinCAT 3擴展功能

41庫文件

411引用Beckhoff Automation GmbH的庫

412自定義庫文件以及升級TC2的Library

413引用第三方的庫文件

414用Placeholder區分版本

415庫文件版本升級

42Measurement和TC3 Scope View

421概述

422TC3 Scope View的安裝

423基本操作

424Scope常用功能

425Scope Array Project

426光標測量Cursor

427把Scope View控件集成到高級語言

428常見問題

43程序歸檔

431概述

432TwinCAT項目的存儲路徑

433TwinCAT項目打包和解包

434PLC程序的打包和解包

435PLC程序組件的導出和導入

436I/O配置的導入和導出

437Measurement項目的存儲路徑

438歸檔文件的后綴名列表

44程序加密及OEM授權

441概述

442獲取授權管理證書

443項目程序加密

444OEM項目授權

45開發環境的版本兼容

451開發PC為不同版本的控制器開發程序

452低版本的程序如何運行在高版本的控制器上

453關于版本升級的建議

46從TwinCAT 2到TwinCAT 3

461概述

462TC2轉換TC3的解決方案

463常見問題

第5章控制器硬件、操作系統和UPS

51概述

52Windows CE操作系統

521英文幫助文檔

522Web配置和診斷

523系統備份和還原

524遠程桌面連接

525中文語言包的安裝

526CE系統與編程PC的文件交換

527顯示器分辨率設置及屏幕校準

53Windows Standard操作系統

531系統備份和還原

532遠程桌面連接

533Standard系統中文語言包的安裝

534操作系統寫保護

535經共享文件夾與PC交換文件

536顯示器分辨率設置及屏幕校準

54UPS硬件

541UPS及電池

542CX5xxx及CX8xxx上集成的1s UPS

55常見問題

第6章面向對象編程

61概述

611什么是面向對象編程

612關鍵名詞：Method和Property

613關鍵名詞：Function Block和Interface

614關鍵動詞：Extend

615關鍵代詞：This和Super

616面向對象編程的3個用法

62簡單的示例

621建立一個帶Method和Property的FB

622建立一個FB的擴展FB（Extend）

623建立一個Interface并實現（Implement）

63示例：NC軸控的FB

631用Interface和FB建立一個NC軸對象

632在前例基礎上增加一些Method

633重構尋參的Method“M_Home”

64常見問題

第7章C 編程

71C 編程環境的安裝

711安裝C 編程環境的最新幫助

712安裝示例：Windows 7 32位和VS2013

72實現C 項目模板

73TC3的C 編程常用操作

731編輯Class并添加自定義函數

732發布自己的代碼

733C 模塊的引用

734功能拓展

74常用功能的實現方法

741定義C/C 項目的數據區域

742發布和引用帶Interface的C 模塊

743C 程序的調試和診斷

75集成客戶C/C 代碼時的幾點說明

751哪些代碼可以集成

752集成C 代碼步驟

753TC3中的C 支持的功能

754TC3中的C 不支持的功能

755TC3中的C 需要替換實現的功能

76常見問題

761VS2013中打開低版本例程

762使用C語言編程

第8章數據存儲、配方和文件處理

81概述

811TwinCAT PLC保存數據的機制

812保存數據的類型和適用方法

82掉電保持數據

821用Persistent變量實現掉電保持

822用NOVRAM區實現變量的掉電保持

83數據存儲到文件

831概述

832讀寫二進制文件

833讀寫CSV文件

834讀寫XML文件

84配方功能及文件操作綜合例程

第9章經庫文件擴展的功能和算法

91TwinCAT 3提供的所有庫

911免費使用的庫

912需要購買TF授權的庫

913配合特殊硬件使用的庫

92TcTempCtrllib溫控庫

93TcPlcControllerToolbox

931控制類

932濾波類

933PWM輸出

934SetpointGeneration

94TcUtilitylib

941調用Windows的功能

942讀取IP地址和修改注冊表

943啟動和停止應用程序

944內存操作

945調用TwinCAT的功能

946BCD碼轉換

第10章I/O系統、EtherCAT和K-Bus

101TwinCAT I/O系統綜述

1011TwinCAT支持的I/O Device匯總

1012倍福控制器的I/O系統

1013用高級語言直接控制TwinCAT I/O

102EtherCAT與E-bus

103EtherCAT從站設備基本操作

1031概述

1032配置過程數據（Process Data）

1033讀寫EtherCAT從站的參數

1034EtherCAT從站設備描述文件XML

1035經由EoE進行從站設備調試

1036EtherCAT從站的版本兼容性和升級Firmware

104EtherCAT的診斷和狀態控制

1041EtherCAT診斷

1042EtherCAT狀態切換

105EtherCAT的網絡配置和優化

1051EtherCAT主站配置和同步單元設置

1052星形拓撲和熱連接

1053環形拓撲和網絡冗余

106KL模塊

1061KL模塊的過程數據（Process Data）

1062KL模塊的參數設置

1063KL模塊的錯誤診斷和恢復

107常見問題

第11章TwinCAT控制系統之間的通信

111概述

112ADS通信協議

1121ADS協議簡介

1122ADS設備的數據訪問

1123從PLC程序實現ADS 通信

1124從高級語言實現ADS 通信

113EAP和Realtime EtherNet

1131概述

1132EAP及RT EtherNet通信的配置

114EtherCAT Slave

115EtherCAT橋接模塊EL669x的使用

1151適用范圍

1152數據交換的配置步驟

1153時鐘同步的配置步驟

第12章Modbus、RS232/485及TCP/IP通信

121TwinCAT串口通信

1211配置通信接口

1212編寫PLC代碼或者引用Demo程序

1213調試Demo程序

1214常見問題

122TwinCAT Modbus RTU通信

1221作為Modbus RTU Slave與觸摸屏通信

1222作為Modbus RTU Master與溫控表通信

123TwinCAT TCP/IP通信

1231概述

1232TCP/IP通信的Demo程序

1233自己編寫TCP/IP通信的程序

1234常見問題

124TwinCAT Modbus TCP 通信

1241概述

1242TC2 PLC作為Server的Demo

1243TC2 PLC作為Client的Demo

125TC3串口通信和TCP/IP通信與TC2的異同

1251TC3版本的通信例程

1252TC2與TC3串口通信的區別

1253TC3下的TCP/IP通信例程Demo

126TCP/UDP Realtime

第13章TwinCAT與現場總線及工業以太網設備通信

131TwinCAT支持的現場總線接口

1311TwinCAT作為主站

1312TwinCAT作為從站

132PROFINET Master

1321PROFINET簡介

1322TwinCAT做PROFINET主站配置

1323添加PROFINET從站和設置參數

133PROFINET Slave

1331PROFINET從站的通信組件

1332TwinCAT做PROFINET從站的配置步驟

134EtherNet/IP Master

1341EtherNet/IP 技術介紹

1342倍福的EtherNet/IP通信組件

1343倍福的EtherNet/IP主站配置步驟

1344常見問題

135EtherNet/IP Slave

1351EtherNet/IP從站通信組件

1352TwinCAT作為EtherNet/IP從站的配置步驟

1353在第三方EtherNet/IP主站配置倍福控制器

136CANopen Master

1361CANopen總線簡介

1362CANopen通信調試

1363配置從站的PDO

1364PDO的通信參數

1365修改CANopen從站的CoB對象字

1366CANopen總線診斷

1367常見問題

137CANopen Slave

1371CANopen Slave的通信組件和EDS文件

1372TwinCAT中的設置

1373CANopen主站側（第三方 PLC）的設置

138CAN20通信

1381背景介紹

1382TwinCAT實現CAN20通信的配置

1383分析CAN Interface

1384常見問題

1385通過CAN20訪問BK51xx耦合器

1386CANopen Node通信

139PROFIBUS-DP Master

1391總線簡介

1392PROFIBUS-DP主站的通信組件

1393倍福的PROFIBUS-DP主站配置步驟

1310PROFIBUS-DP Slave

13101DP從站通信的組件和GSD文件

13102TwinCAT中的設置

13103PROFIBUS-DP主站側的設置

13104EL6731-0010的診斷

1311PROFINET耦合器

13111概述

13112通信測試

13113常見問題

1312EtherNet/IP耦合器

1313DeviceNet Master

13131DeviceNet主站的通信組件

13132倍福的DeviceNet主站配置步驟

1314DeviceNet Slave

13141DeviceNet從站的通信組件

13142TwinCAT作為DeviceNet Slave的配置

13143EL6752-0010的診斷

1315常見問題

第14章TwinCAT連接HMI和數據庫

141概述

142經ADS與觸摸屏通信

143經ADS與上位組態軟件通信

144用高級語言開發HMI

145OPC通信

1451原理介紹

1452OPC DA的使用方法

1453OPC UA的使用方法

1454常見問題

146TwinCAT PLC連接企業數據庫

1461概述

1462TwinCAT Database Server的安裝和配置

1463從PLC調用功能塊訪問數據庫

1464例程

147TwinCAT 3 PLC HMI

1471畫面編輯

1472常用功能的實現

1473中文顯示、多語言切換和圖片顯示

1474安裝、授權和全屏運行

148組態軟件TwinCAT HMI

1481功能介紹

1482使用特點

第15章倍福先進技術介紹

151MATLAB/Simulink

152集成機器視覺Tc Vision

153Automation Interface

154IoT技術

附錄 2100433B

《TwinCAT 3.1 從入門到精通》旨在為TwinCAT控制系統的用戶提供系統全面的指引。內容包括TwinCAT軟件原理和架構、選型安裝、基本配置和編程、TwinCAT 3 C 編程、文件和配方操作，以及通過Library提供的常用功能等。本書還深入講解了倍福（Beckhoff）公司的I/O系統和EtherCAT總線的配置、診斷和優化，以及TwinCAT控制系統之間、與第三方控制系統和總線設備之間、與HMI和數據庫之間的各種通信協議和配置方法。*后針對高端用戶簡單介紹了MATLAB/Simulink組件、機器視覺TwinCAT Vision、自動化編程接口TwinCAT Automation Interface，以及用于物聯網的插件TwinCAT IoT。

本書包含83個配套文檔，這些配套文檔會持續豐富和完善，并匯總保存在倍福虛擬學院網站。

本書可作為使用TwinCAT 進行項目開發的工程技術人員的參考書，也可以作為PLCopen標準化編程的實踐輔助資料。