自动化新技术
BECKHOFF嵌入式PC
从入门到精通
毕孚自动化设备贸易（上海）有限公司广州分公司
技术支持 陈利君
2010年3月
本文纯属个人经验，非Beckhoff公司正式发行，如有疑问，请直接联系作者
BECKHOFF嵌入式PC从入门到精通V26
目 录
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系统概述...................................................................................................................................4 1．1 选型...........................................................................................................................5
1．1.1 CPU和电源......................................................................................................5 1．1.2 系统扩展模块.................................................................................................11 1．1.3 信号模块.........................................................................................................13 1．2 安装和接线.............................................................................................................15 1．3 诊断和调试.............................................................................................................16
1．3.1 桌面接管.........................................................................................................16 1．3.2 IP地址............................................................................................................16 1．3.3 恢复出厂设置.................................................................................................17 1．3.4 指示灯.............................................................................................................17 1．3.5 强制Config.....................................................................................................18 1．3.6 配置CX Configure.........................................................................................18 1．3.7 用户名和密码：.............................................................................................19 1．3.8 PC与CX之间的文件交换...........................................................................19 1．3.9 CX控制器上的知识产权保护......................................................................20 编程软件.................................................................................................................................21 2．1 用PC机编程调试CX程序..................................................................................21 2．2 软件的安装和设置.................................................................................................22
2．2.1 概述.................................................................................................................22 2．2.2 在PC上安装TwinCAT开发环境................................................................22 2．2.3 修改NetID......................................................................................................26 2．2.4 修改TwinCAT服务的启动方式...................................................................27 2．2.5 安装Supplement.............................................................................................29 2．2.6 为WindowCE系统安装Supplement............................................................30 2．2.7 安装AX5000的配置工具包.........................................................................30 2．3 编程计算机与CPU通讯.......................................................................................30 2．4 CX与CX建立路由关系.......................................................................................36 2．5 TwinCAT开发环境说明........................................................................................37
2．5.1 认识TwinCAT图标.......................................................................................37 2．5.2 进入 TwinCAT 开发环境的方法：.............................................................40 2．5.3 查看 TwinCAT 版本信息：.........................................................................41 2．6 TwinCAT System Manager 简介...........................................................................42
2．6.1 工作区及按钮介绍.........................................................................................42 2．6.2 System Configuration......................................................................................42 2．6.3 PLC Configuration..........................................................................................45 2．6.4 I/O Configuration............................................................................................47 2．6.5 定义PLC变量与I/O点的映射关系............................................................48 2．6.6 将配置文件下载到控制器.............................................................................49 2．7 手动添加I/O Device..............................................................................................49 2．8 I/O Device的导出和导入......................................................................................52 2．9 TwinCAT PLC Control 简介..................................................................................53
2．9.1 开发环境中的4个页面.................................................................................54
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2．9.2 项目的设置.....................................................................................................56 2．10 TwinCAT PLC寻址和变量定义............................................................................57
2．10.1 全局变量和局部变量...................................................................................57 2．10.2 输入变量和输出变量...................................................................................58 2．10.3 变量声明.......................................................................................................59 2．10.4 TwinCAT自动分配地址...............................................................................61 2．10.5 复杂型变量...................................................................................................62 2．10.6 特殊变量类型：功能块实例.......................................................................63 2．10.7 掉电保持型变量...........................................................................................66 2．11 编程.........................................................................................................................70
2．11.1 输入和编辑程序...........................................................................................70 2．11.2 引用库文件...................................................................................................71 2．11.3 编译和下载...................................................................................................75 2．11.4 运行和调试...................................................................................................76 2．12 程序与任务周期设置.............................................................................................78 2．13 创建引导程序.........................................................................................................79 2．14 下载源代码.............................................................................................................81 2．15 综合举例.................................................................................................................83 3 常用功能及编程简介.............................................................................................................83
3．1 系统时钟.................................................................................................................83 3．2 任务信息.................................................................................................................83 3．3 滤波.........................................................................................................................84 3．4 PID..........................................................................................................................85 3．5 温控PID.................................................................................................................85 3．6 总线端子的参数化.................................................................................................86
3．6.1 ReadWriteTerminalReg...................................................................................86 3．6.2 KL6Configuration...........................................................................................87 3．6.3 FB_RegisterComKL25xx................................................................................87 3．7 ADS指令修改CanOpen设备的参数...................................................................88 3．8 修改Sercos Over EtherCAT设备的参数..............................................................89 3．9 自定义函数和功能块.............................................................................................90 3．10 自定义库文件.........................................................................................................93 3．11 导出和引用.............................................................................................................94 3．12 打印源代码.............................................................................................................95 4 实用工具和技巧.....................................................................................................................95
4．1 总线端子配置工具：KS2000................................................................................95 4．2 示波器工具：TwinCAT Scope View.....................................................................97 4．3 LCD屏的显示........................................................................................................98 4．4 读写存取文件.........................................................................................................98 4．5 系统函数.................................................................................................................99 5 TwinCAT HMI......................................................................................................................101
5．1 文本和图形...........................................................................................................102
5．1.1 形状...............................................................................................................102 5．1.2 颜色...............................................................................................................102
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5．1.3 文本显示.......................................................................................................103 5．1.4 隐藏和移动...................................................................................................104 5．2 按钮.......................................................................................................................105 5．3 数组的显示...........................................................................................................105 5．4 实时曲线...............................................................................................................108 5．5 HMI综合设置......................................................................................................108
5．5.1 画面像素的设置...........................................................................................108 5．5.2 模板设置.......................................................................................................108 5．6 多语言文本显示...................................................................................................108 5．7 动态文本显示.......................................................................................................109
5．7.1 连接XML文件，选择开始时的语言........................................................109 5．7.2 在选项“变量”的字段“文本显示”中定义ID码..........................................109 5．8 系统变量...............................................................................................................111 5．9 在Windows CE下运行........................................................................................111 5．10 在Windows XPe下运行......................................................................................112
5．10.1 安装TwinCAT PLC HMI...........................................................................112 5．10.2 TwinCAT PLC HMI Visualization运行......................................................112 5．10.3 TwinCAT PLC HMI Visualization开机自启动..........................................113 通讯和网络功能...................................................................................................................114 6．1 ADS通讯..............................................................................................................114
6．1.1 ADS通讯的适用范围..................................................................................114 6．1.2 ADS通讯的协议..........................................................................................115 6．1.3 用TwinCAT PLC指令调用ADS通讯.......................................................118 6．1.4 从高级语言调用ADS通讯.........................................................................119 6．2 RS232/485自由口通讯........................................................................................121 6．3 Modbus RTU通讯................................................................................................124 6．4 Modbus TCP通讯................................................................................................124 6．5 Realtime Ethernet..................................................................................................124 设置，升级和备份...............................................................................................................124 7．1 WinCE系统更换CF卡.......................................................................................124
7．1.1 WinCE系统的备份......................................................................................124 7．1.2 WinCE系统的恢复......................................................................................124 7．2 WinXPe系统更换CF卡.....................................................................................125
7．2.1 使用Beckhoff Service Tool备份和恢复Windows XPe.............................125 7．2.2 备份Windows XPe.......................................................................................127 7．2.3 使用第三方工具恢复Windows XPe...........................................................127 7．3 备份程序和装载...................................................................................................128
7．3.1 备份运行文件...............................................................................................128 7．3.2 备份开发文件文件.......................................................................................128 附录.......................................................................................................................................129
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1 系统概述
Beckhoff的控制器分为三类：现场总线控制器，嵌入式PC和工业PC。其中，嵌入式 PC是模块化的安装于 DIN 导轨的工业 PC，它集中了工业 PC 和传统的 PLC优势，功能强大，稳定可靠。同时，性能层次丰富，既可用于100点以内的单机设备，也可以用于数千点的大型系统。是BECKHOFF在中国应用最为广泛的控制器。
在BECKHOFF的所有产品型号中，以CX开头的就表示嵌入式PC。CX 系列的系统模块通过标准的 PC/104 总线（16 位）相互连接。每个系统组件都由宽度为 19 毫米（单模）或 38 毫米（双模）的单个模块构成，这些模块可以依次连接。根据 CX 型号的不同，控制器可通过更多的系统接口加以扩展。用于 PROFIBUS、CANopen、DeviceNet、SERCOS interface 和 Lightbus 的现场总线接口扩充了可选模块的种类，其中又分主站和从站接口。
结合 TwinCAT 自动化软件，CX 嵌入式 PC 成为一个功能强大的 IEC61131-3 PLC，它还可以执行运动控制任务。根据所需的周期时间不同，它可以控制多个伺服轴。CX1010、CX1020或 CX1030 甚至还可以实现特殊的功能，比如“飞锯”、“电子齿轮箱”或“电子凸轮”等。CX 因而成为一个用单个硬件实现 PLC、运动控制和可视化任务的控制器。
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