隨著Windows PC應(yīng)用場合的改變和商業(yè)運用的普及，電氣工程師在設(shè)計思路、控制、通信和監(jiān)控上越發(fā)具有創(chuàng)新性，有助于提升產(chǎn)品的性能。Beckhoff 開放式的產(chǎn)品，使用戶將來能在辦公室里控制設(shè)備操作，也能通過各種開放式接口使設(shè)備融入網(wǎng)絡(luò)之中。 　 　　　　

Koch 公司是一家專業(yè)生產(chǎn)包裝機械的廠家，他們的中大型機械，由于使用了Beckhoff的控制軟件TwinCAT，性能價格比大大提高。該公司主設(shè)計師Heinrich Hornberger說：“它完成了PLC和NC（數(shù)控）的復(fù)雜任務(wù)。這就是PC－based――通過一個PC處理器來負(fù)責(zé)管理工作，代替了傳統(tǒng)控制用的高昂控制設(shè)備。”Hornberger舉了一個令他非常滿意的應(yīng)用實例，他說：“我們?yōu)閂ARTA公司制造的一條流水線，是信號燈/手電筒和電池的發(fā)泡生產(chǎn)線，所有的控制由Beckhoff 的TwinCAT來完成。” 　　 　　　　

包裝機械的生產(chǎn)商德國Koch公司使用Beckhoff （德國倍福）公司基于PC的自動化解決方案，采用了Beckhoff 的軟PLC/NC TwinCAT軟件，總線端子，快速總線光導(dǎo)總線及工業(yè)PC用于VARTA的手電筒包裝線。 　　 　　

一套機床控制系統(tǒng)可以由Beckhoff公司的4部分單元來完成：TwinCAT（PLC和NC）軟件、工業(yè)PC、Beckhoff的Lightbus和總線智能端子。其核心是實時的TwinCAT軟件。Heinrich Hornberger先生指出了與傳統(tǒng)的PLC相比，TwinCAT的主要優(yōu)點：“以前每個客戶訂購我們產(chǎn)品，都提出一些自己的要求，總希望在他們的機器上有一些特殊的控制功能。在這種情況下，我們首先要知道他們需要什么，然后才能著手設(shè)計。尤其一些海外客戶，希望所購買的機器能符合自己的國情。于是就導(dǎo)致這樣一個事實，即使對同樣型號的設(shè)備，Koch公司的開發(fā)者也需要針對不同要求進行修改（硬件和軟件），工作量非常大，所以迫切需要一個強大的解決方案，必須使原來需要15臺以上PLC來解決的問題簡單化，這是著手設(shè)計時要牢記的一點。正是在這種情況下，工程師決定采用Beckhoff的基于PC的解決方案。隨著Windows NT操作系統(tǒng)的功能不斷強大和高性能的奔騰處理器的問世，如今Koch公司已采用軟PLC/NC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PLC硬件和NC硬件。機床的多軸控制均由TwinCAT來完成，能針對包裝機械的工藝，精確定位。” 　　 　　

調(diào)試時間大大縮短 　　　　

以上并不是Beckhoff TwinCAT軟件功能特點的全部，同時也簡化了Koch公司機床設(shè)備的設(shè)計和觀念。“即使知道了怎樣編程，也不能老是重新來過，”Heinrich Hornberger說，“我們在機床設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計方面盡可能地持續(xù)按照同一個方式進行。盡管我們有了一個標(biāo)準(zhǔn)化、可長時間使用的操作平臺（該平臺至少允許我們設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)的接口），但是將來的控制技術(shù)總是在變化的。”

“由于有了TwinCAT，我們可以在原來的編程模塊上針對新機型進行修改。通過這個方式，我們可以節(jié)約大量的人力物力。” 　　 　　　　

正因為有那么一些優(yōu)點，Koch公司選用了Beckhoff的PC控制方案，這樣工程師就沒必要經(jīng)常針對不同的PLC反復(fù)編程?，F(xiàn)場信號通過分散的總線智能端子和Beckhoff的Lightbus傳給IPC，TwinCAT實時地把控制命令傳給執(zhí)行器。

盡管，Windows NT本身不是一個實時的操作系統(tǒng)，在這種情況下，Windows操作系統(tǒng)內(nèi)核不受影響。 在操作系統(tǒng)和控制軟件之間，TwinCAT的實時是通過一個集成的調(diào)度程序來區(qū)分計算時間的。 　　人機界面通過Beckhoff 的控制面板實現(xiàn)，這個面板是安裝于遠離控制PC65米處。 　　 　　

無需擴展卡，實現(xiàn)Windows實時 Beckhoff 控制軟件也可以讓機器與外界進行通訊，實現(xiàn)遠程維護，當(dāng)然Koch公司的包裝機械也不例外。制造商可以通過ISDN或Modem為客戶提供服務(wù)，只要使用Symatec遠程控制軟件就可以進行。另一個非常有意義的特點是，通過以太網(wǎng)卡，就可以融入公司網(wǎng)絡(luò)。工程師可以坐在辦公室里對機器進行控制和訪問。機器的故障和操作信息以報表的形式傳到工控機，然后以Excel電子表格的形式連接和計算。吸引Koch公司工程師的另外一個優(yōu)點是，TwinCAT的編程方式是基于IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)。

這樣就保證了最起碼的標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)控制的兼容性。用TwinCAT軟件完成一個工程的編程工作，所有的編程語言都可以使用。Hornberger先生也承認(rèn)，與傳統(tǒng)的PLC編程方式相比，在Windows系統(tǒng)下進行編程和技術(shù)支持使成本有所提高，但是，Windows系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用以及那些業(yè)已存在的技術(shù)和訣竅有利于發(fā)展微軟系統(tǒng)技術(shù)。 　Koch公司的操作單元也在很大程度上得到簡化：在監(jiān)控器上，只需圖形接口，就能完成徹底的可視化監(jiān)控。一臺機器的畫面，通過獨立的站，可以直接顯示。Karl Saile工程師在Koch公司負(fù)責(zé)技術(shù)文件工作。他說，在操作人員面前有一張機器的圖片，以前需要在紙上尋找的所有東西，如今在屏幕上一目了然。系統(tǒng)以文本形式報告故障信息，并很快以圖片的形式顯示故障點。操作工可直接在屏幕上選擇最重要的安裝工位和閥門島，根據(jù)圖形提供的信息，快速確定故障點，用手指在觸摸屏上控制單個的閥門。

對操作指令的介紹被編譯成一個多媒體文件，操作人員可以在監(jiān)控器上直接調(diào)用完整的（PDF格式）操作手冊。

一些外購的外圍設(shè)備，如標(biāo)簽機和打印機，可用標(biāo)準(zhǔn)接口連接。Hornberger先生表示，這樣做，操作起來也相當(dāng)容易。“如采用傳統(tǒng)的PLC寫入這個打印接口非常耗時間，最多可持續(xù)兩個星期。”

當(dāng)然，工廠規(guī)模越大，上面提到的簡單化方案越能顯示它在節(jié)約成本方面的重要性，因為它可以取代更多的硬件PLC和硬件NC。不過目前PC控制還不能對很小的機器提供廉價的方案，Hornberger 說：“在這種的情況下，我們希望使用Windows CE或內(nèi)嵌式NT系統(tǒng)。”

在主設(shè)計中，也利用了TwinCAT 的NC功能，從而大大減少了在傳統(tǒng)NC硬件上的投入。Hornberger 先生回憶道：“以前采用傳統(tǒng)的PLC硬件時，需加上昂貴的智能控制器去完成對機器軸的控制。”該控制器通過總線連接從PLC那里接收命令?，F(xiàn)在，采用TwinCAT后，只需簡單的控制器就足夠了，控制器從PC獲取指令。在VARTA工廠案例（有8個軸）中節(jié)約了大量資金，也沒有必要用專門的總線作并行數(shù)據(jù)傳輸。

在全神貫注進行主設(shè)計時，Hornberger 先生描述了多任務(wù)的優(yōu)點：“我們?yōu)槊恳粋€控制步驟定義一個任務(wù)的響應(yīng)時間，比如1、10或者100毫秒。”

機器和外圍設(shè)備的全套軟件被安裝在Beckhoff的箱式系列工控機中，工控機則直接安裝在靠近機器的地方。平滑流暢的控制面板裝著人們熟悉的Windows界面，被安裝在可旋轉(zhuǎn)的支架上。

Koch 公司非常信賴Beckhoff的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。Lightbus（光導(dǎo)總線）是以光纖為介質(zhì)的一種現(xiàn)場總線，總線端子則是作為I/O的接口。Hornberger先生如是說：“以前我們必須用導(dǎo)線把PLC和NC控制信號并行連接到軸上，而現(xiàn)在采用了Beckhoff的總線端子后，我們可以把光導(dǎo)總線站點放在設(shè)備的任何一個地方，傳遞各種信號。”Koch公司采用總線端子的目的主要是連接分散的信號。一般的總線生產(chǎn)廠家，一個站只有8點，16點或者32點的端子模塊，所以不夠靈活。而Beckhoff總線端子安裝在導(dǎo)軌上，根據(jù)具體工藝需要和信號類型自由組合。因此，外圍設(shè)備對實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)也起到了相當(dāng)?shù)淖饔?。支持多種現(xiàn)場總線的Beckhoff 耦合器通過總線把信號傳到PC機里。

使用Beckhoff總線端子保證了Koch包裝機內(nèi)部大間隔尺度分布式安裝簡單且靈活的布線。

獨立的總線端子使接線非常靈活方便

實際應(yīng)用中，總線端子有方便接線的優(yōu)點，它可以在現(xiàn)場設(shè)備和機器上直接接線。需要時，只需插入一塊總線端子，與控制器的數(shù)據(jù)交換就很容易地建立起來了。Heinrich Hornberger 說道：“如果在一條生產(chǎn)線上運行不同協(xié)議的總線，比如要和另一臺機器建立通信，只要加上一個匹配的總線耦合器，整個工廠就運行起來了。”但Koch公司沒必要采用不同的總線連接方式。無論用什么信號、模擬量、數(shù)字量或者PC機上的RS232接口，都能連接到各種開放式總線系統(tǒng)中。而以前要達到這樣的目的，必須通過電纜作并行連接。

據(jù)Hornberger稱，Beckhoff的Lightbus 通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，相對于標(biāo)準(zhǔn)的通信電纜還有其他的優(yōu)點。他這樣解釋道：“平時，采用銅質(zhì)電纜傳輸，我們有時必須要考慮干擾問題，例如屏蔽線的正確安放，插頭的松動等，而Lightbus就沒有這個問題。”

光纖電纜很容易鋪設(shè)，而且不會有什么問題。一旦安置好，Lightbus就開始工作。Hornberger強調(diào)了Beckhoff解決方案的優(yōu)點：“對故障的搜索經(jīng)常只是在電纜傳輸?shù)拈_始階段。”此外，對于Lightbus來說，在現(xiàn)場作長距離的信號傳輸也不成問題。

生產(chǎn)線上各個工位之間的不同電位將不會產(chǎn)生不良影響，當(dāng)分布式站點之間的距離為300米以內(nèi)時，所有的信號可以每秒2.5兆的速率傳輸，并且可滿足用戶所期望的強度。

手電筒及其電池包裝在一個相連的透明塑料泡罩內(nèi)，包括說明書。

透明塑料泡罩的下半部分及上半部分從一個制盒機分離。產(chǎn)品被人工地安放于塑料泡罩的下半部分。然后機械將上半部分蓋上。通過高頻將上下兩部分焊接，并打上外形。經(jīng)過最后的Euro穿孔，產(chǎn)品即可上架或出售。 　機械工程公司僅僅在幾個月內(nèi)完成了這個復(fù)雜工廠的工程。需要強調(diào)的還有，通過擴展此項目，這里可以完成10種不同類型手電筒的包裝。