总部 德国倍福自动化有限公司 Eiserstraße 5 33415 Verl Phone: + 49 (0) 52 46 / 9 63-0 Fax: + 49 (0) 52 46 / 9 63-1 98 info@beckhoff.de www.beckhoff.de 欧洲德国 Office Balingen Karlstraße 19 72336 Balingen Phone: + 49 (0) 74 33 / 2 60 24-0 Fax: + 49 (0) 74 33 / 2 60 24-22 balingen@beckhoff.de Office Berlin Fasanenstraße 81 10623 Berlin Phone: + 49 (0) 30 / 88 71 16-0 Fax: + 49 (0) 30 / 88 71 16-19 berlin@beckhoff.de Office Frankfurt Torhaus Westhafen Speicherstraße 59 60327 Frankfurt am Main Phone: + 49 (0) 69 / 68 09 88-0 Fax: + 49 (0) 69 / 68 09 88-11 frankfurt@beckhoff.de Office Hanover Würzburger Straße 13 30880 Laatzen Phone: + 49 (0) 5 11 / 87 57 58-0 Fax: + 49 (0) 5 11 / 87 57 58-20 hannover@beckhoff.de Office Lübeck Wahmstraße 56 23552 Lübeck Phone: + 49 (0) 4 51/ 20 39 88-0 Fax: + 49 (0) 4 51/ 20 39 88-20 luebeck@beckhoff.de Office Munich Industriestraße 31 82194 Gröbenzell/Munich Phone: + 49 (0) 81 42 / 4 10 59-0 Fax: + 49 (0) 81 42 / 4 10 59-13 muenchen@beckhoff.de Office Nuremberg Ostendstraße 196 90482 Nuremberg Phone: + 49 (0) 9 11 / 5 40 56-0 Fax: + 49 (0) 9 11 / 5 40 56-29 nuernberg@beckhoff.de Technical Office Ravensburg Zwergerstraße 15 88214 Ravensburg Phone: + 49 (0) 7 51 / 3 54 15 50 Fax: + 49 (0) 7 51 / 3 54 15 52 ravensburg@beckhoff.de Office Rhein/Ruhr Eurotec-Ring 40 47445 Moers Phone: + 49 (0) 28 41/ 9 08 16-6 Fax: + 49 (0) 28 41/ 9 08 16-88 rhein-ruhr@beckhoff.de 奥地利 Hauptstraße 4 6706 Bürs Austria Phone: + 43 (0) 55 52 / 6 88 13-0 Fax: + 43 (0) 55 52 / 6 88 13-18 info@beckhoff.at www.beckhoff.at Sales Office Oberösterreich Softwarepark 35 4232 Hagenberg Austria Phone: + 43 (0) 72 36 / 2 09 25-0 Fax: + 43 (0) 72 36 / 2 09 26 oberoesterreich@beckhoff.at Sales Office Niederösterreich Leobersdorferstraße 42 2560 Berndorf Austria Phone: + 43 (0) 26 72 / 8 19 75-9 80 Fax: + 43 (0) 26 72 / 8 19 75-9 15 niederoesterreich@beckhoff.at Sales Office Tirol Klammstraße 66 / 39 6020 Innsbruck Austria Phone: + 43 (0) 512 / 236 043 Fax: + 43 (0) 512 / 236 045 tirol@beckhoff.at 比利时 Beckhoff Automation BVBA Kempische Steenweg 305 bus 202 3500 Hasselt Belgium Phone: + 32 (0) 11 / 24 08 00 Fax: + 32 (0) 11 / 24 08 01 info@beckhoff.be www.beckhoff.be Multiprox N.V. Lion d Ôrweg 12 P.b. 71 9300 Aalst Belgium Phone: + 32 (0) 53 / 76 65 66 Fax: + 32 (0) 53 / 78 39 77 info@multiprox.be www.multiprox.be 保加利亚 Kastiva GmbH 68-72 Ami Bue Str., 4. Floor 1612 Sofia Bulgaria Phone: + 3 59 (2) 9 50 44 31 Fax: + 3 59 (2) 9 51 59 80 office@kastiva.com www.kastiva.com 克罗地亚 Geneza d.o.o. Bosiljevska 18 10000 Zagreb Croatia Phone: + 3 85 1 3 64 78 49 Fax: + 3 85 1 3 63 66 62 geneza@geneza.hr www.geneza.hr 捷克与斯洛伐克 Dyger s.r.o. Vystaviste 1 648 59 Brno Czech Republic Phone: + 420 5 / 41 32 10 04 Fax: + 420 5 / 41 24 92 08 info@dyger.cz www.dyger.cz 丹麦 Beckhoff Automation ApS Naverland 2 2600 Glostrup Denmark Phone: + 45 43 / 46 76 20 Fax: + 45 43 / 46 63 35 info@beckhoff.dk www.beckhoff.dk Sales Office Beckhoff Automation ApS Centervej 2 6000 Kolding Denmark Phone: + 45 76 / 31 20 72 Fax: + 45 76 / 31 20 13 info@beckhoff.dk 芬兰, 爱沙尼亚 Beckhoff Automation Oy P.O. Box 23 Kankurinkatu 4-6 05801 Hyvinkää Finland Phone: + 358 (0) 20 / 7 42 38 00 Fax: + 358 (0) 20 / 7 42 38 01 info@beckhoff.fi www.beckhoff.fi Sales Office Seinäjoki Beckhoff Automation Oy Kampusranta 9 60320 Seinäjoki Finland Phone: + 358 (0) 20 / 7 42 38 50 Fax: + 358 (0) 20 / 7 42 38 51 info@beckhoff.fi Sales Office Tampere Beckhoff Automation Oy Hatanpään valtatie 24 33100 Tampere Finland Phone: + 358 (0) 20 / 7 42 38 70 Fax: + 358 (0) 20 / 7 42 38 71 info@beckhoff.fi 法国 Beckhoff Automation Sarl Immeuble Le Montréal ZA de Courtaboeuf 19 bis, avenue du Québec 91951 Courtaboeuf Cedex France Phone: + 33 (0) 1 69 29 83 70 Fax: + 33 (0) 1 69 28 40 55 info@beckhoff.fr www.beckhoff.fr 英国, 爱尔兰 Hayes Control Systems The Boathouse Station Road Henley-on-Thames Oxon RG9 1AZ Great Britain Phone: + 44 14 91 / 41 05 39 Fax: + 44 14 91 / 57 72 67 sales@hayescontrols.co.uk www.hayescontrols.co.uk 希腊, 塞浦路斯 L. J. Skourgialos Industrial Automation Systems 241 EL. Venizelou 176 73 Kallithea /Athens Greece Phone: + 30 / 21 09 51 02 60 Fax: + 30 / 21 09 51 10 48 ias@otenet.gr 匈牙利 Controrg Kft. Pajta u. 14 8200 Veszprem Hungary Phone: + 36 / 88 42 40 75 Fax: + 36 / 88 42 56 01 info@controrg.hu www.controrg.hu 意大利 Beckhoff Automation S.r.l. Via E. Majorana, 1 20054 Nova Milanese (MI) Italy Phone: + 39 03 62 / 36 51 64 Fax: + 39 03 62 / 4 09 90 info@beckhoff.it www.beckhoff.it Sales Office Bologna Beckhoff Automation S.r.l. Via Mazzini, 12 40053 Bazzano (BO) Italy Phone: + 39 05 1 / 83 40 06 Fax: + 39 05 1 / 67 29 014 bologna@beckhoff.it 立陶宛, 拉托维亚, 加里宁格勒, 白俄罗斯 Beckhoff Automatika UAB Taikos 149 51129 Kaunas Lithuania Phone: + 3 70 37 / 45 16 45 Fax: + 3 70 37 / 45 16 45 info@beckhoff.lt www.beckhoff.lt 荷兰 Industrial Automation Link Küppersweg 71 2031 EB Haarlem Netherlands Phone: + 31 23 / 5 18 51 40 Fax: + 31 23 / 5 18 51 41 sales@ial.nl www.ial.nl 波兰 Beckhoff Automation Sp. z o.o. Stara Iwiczna, ul. Sloneczna 116A 05-500 Piaseczno Poland Phone: + 48 22 / 7 57 26 10 Fax: + 48 22 / 7 57 26 07 info@beckhoff.pl www.beckhoff.pl 葡萄牙 Bresimar Sociedade de Equipamentos Eléctricos, Lda. Quinta do Simão EN109 Esgueira Apartado 3080 3801-101 Aveiro Portugal Phone: + 351 234 / 30 33 20 Fax: + 351 234 / 30 33 28 bresimar@bresimar.pt www.bresimar.pt 罗马尼亚 Kreatron Automation S.R.L. str. Bucuresti nr. 51, ap. 57 400148 Cluj-Napoca jud. Cluj Romania Phone: + 40 264 / 48 47 08 Fax: + 40 264 / 48 47 08 office@kreatron.ro www.kreatron.ro 俄罗斯 Representation of Ul. Nizhnaya Krasnoselskaya 40/12 kor. 20A, office 501 105066 Moscow Russia Phone: + 7 495 / 411 88 82 Fax: + 7 495 / 411 88 83 Support: + 7 495 / 411 88 84 info@beckhoff.ru www.beckhoff.ru Representation North-West Federal District V.O., 7-ya Liniya, 76, office 620 199178 Saint-Petersburg Russia Phone: + 7 812 / 332 62 05 Fax: + 7 812 / 332 62 05 north-westfo@beckhoff.ru Representation Ural Federal District Uliza Pervomaiskaya 104, Office 108 620219 Ekaterinburg Russia Phone: + 7 3 43 / 3 79 98 73 Fax: + 7 3 43 / 3 79 98 73 uralfo@beckhoff.ru Representation Volga Federal District Krasnoarmayskaya ul.1, Office 312 443010 Samara Russia Phone: + 7 846 / 2 69 80 67 Fax: + 7 846 / 2 69 80 67 volgafo@beckhoff.ru 斯洛文尼亚 Genera d.o.o. Podmil s cakova 18 1000 Ljubljana Slovenia Phone: + 38 61 / 4 39 30 50 Fax: + 38 61 / 4 39 30 90 genera@genera.si www.genera.si 西班牙 Beckhoff Automation S.A. Edificio Testa Sant Cugat Avda. Alcalde Barnils, 64-68 08174 Sant Cugat (Barcelona) Spain Phone: + 34 93 / 5 84 49 97 Fax: + 34 93 / 5 84 40 84 info@beckhoff.es www.beckhoff.es Sales Office Madrid Beckhoff Automation S.A. Edificio Cimaga Sierra de Cazorla, 1 Planta Baja, Oficina E 28290 Las Matas (Madrid) Spain Phone: + 34 91 / 6 36 43 57 Fax: + 34 91 / 6 36 43 65 madrid@beckhoff.es 瑞典, 挪威 Beckhoff Automation AB Stenåldersgatan 2B 21376 Malmö Sweden Phone: + 46 (0) 40 / 6 80 81 60 Fax: + 46 (0) 40 / 6 80 81 61 info@beckhoff.se www.beckhoff.se Sales Office Beckhoff Automation AB Enebybergsvägen 10B 18236 Danderyd Sweden Phone: + 46 (0) 8 / 4 46 30 00 info@beckhoff.se 瑞士 Beckhoff Automation AG Rheinweg 9 8200 Schaffhausen Switzerland Phone: + 41 (0) 52 / 6 33 40 40 Fax: + 41 (0) 52 / 6 33 40 55 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch Sales + Support Center Suisse Romande Beckhoff Automation AG En Chamard 35 1442 Montagny-près-Yverdon Switzerland Phone: + 41 (0) 24 / 447 27-00 Fax: + 41 (0) 24 / 447 27-01 yverdon@beckhoff.ch 土耳其 Siskon Endüstriyel Otomasyon Sistemleri 153. Sok. 23/A Nokta 35280 Izmir Turkey Phone: + 90 232 / 245 00 76 Fax: + 90 232 / 244 94 53 mail@siskon.com.tr www.siskon.com.tr 北美美国 12150 Nicollet Avenue South Burnsville, MN 55337 Phone: + 1 952 / 890 0000 Fax: + 1 952 / 890 2888 beckhoff.usa@beckhoff.com www.beckhoff.com North Sales 12150 Nicollet Avenue South Burnsville, MN 55337 Phone: + 1 952 / 808 6513 Fax: + 1 952 / 890 2888 north.usa@beckhoff.com N6256 Schraven Circle North Fond du Lac, WI 54937 Phone: + 1 920 / 929 0655 Fax: + 1 952 / 890 2888 wisconsin@beckhoff.com Northeast Sales 6003 Candlestick Drive Harrisburg, PA 17112 Phone: + 1 717 / 651 0591 Fax: + 1 717 / 651 0592 northeast.usa@beckhoff.com Northeast/East Application Development 2660 Elaine Drive Lower Burrell, PA 15068 Phone: + 1 724 / 339 4525 Fax: + 1 724 / 339 4575 east.application@beckhoff.com Northwest Sales and Application Development 2122 112th Ave NE Suite B-200 Bellevue, WA 98004 Phone: + 1 425 / 451 4444 Fax: + 1 425 / 451 4453 northwest.sales@beckhoff.com Mideast Sales 4757 Ledgewood 7B Medina, OH 44256 Phone: + 1 330 / 725 2403 Fax: + 1 330 / 725 4319 ohio@beckhoff.com 2289 Amsterdam Ave Canton, MI 48188 Phone: + 1 248 / 230 8835 Fax: + 1 952 / 890 2888 michigan@beckhoff.com Midwest Sales 12966 Fairway Drive Lemont, IL 60439 Phone: + 1 630 / 631 8467 Fax: + 1 952 / 890 2888 midwest.usa@beckhoff.com Midwest Application Development 23041 Arbor Creek Drive Plainfield, IL 60544 Phone: + 1 815 / 609 9984 Fax: + 1 815 / 609 4483 midwest.application@ beckhoff.com South Sales 4713 Martin Road Flowery Branch, GA 30542 Phone: + 1 770 / 965 3637 Fax: + 1 770 / 965 3537 south.usa@beckhoff.com South Application Development 3305 Breckinridge Blvd. Suite 116 Duluth, GA 30094 Phone: + 1 770 / 921 7550 Fax: + 1 770 / 921 7577 south.application@beckhoff.com Southeast Sales 713 Brittley Way Apex, NC 27502 Phone: + 1 919 / 367 0349 Fax: + 1 919 / 367 0346 southeast.usa@beckhoff.com Southwest Sales and Application Development 8108 Beauregard Drive Volente, TX 78641 Phone: + 1 512 / 653 1831 Fax: + 1 512 / 828 6230 southwest.application@ beckhoff.com West Coast Technical Center 5820 Oberlin Drive Suite 111 San Diego, CA 92121 Phone: + 1 858 / 546 1111 Fax: + 1 858 / 546 1112 west.application@beckhoff.com West Sales 8175-A Sheridan Blvd # 141 Arvada, CO 80003-1928 Phone: + 1 303 / 429 0758 Fax: + 1 303 / 429 0758 colorado@beckhoff.com 加拿大 Application Development Beckhoff Automation Canada Ltd. 130 Research Lane, Unit 11 Guelph, ON N1G 5G3 Canada Phone: + 1 905 / 852 1534 Fax: + 1 905 / 852 1535 canada@beckhoff.com www.beckhoff.com Sales Beckhoff Automation Canada Ltd. 35 Joliet Street London, ON NV5 4V9 Canada Phone: + 1 519 / 451 8572 Fax: + 1 905 / 852 1535 canada@beckhoff.com 墨西哥 Mexico Sales and Application Development Integra Automation, SA de CV Av. Industrias 325-A 78399 Fracc. Talleres San Luis Potosí, S.L.P. Mexico Phone: + 52 444 / 822 2615 al 17 Fax: + 52 444 / 822 2616 mexico@beckhoff.com 南美阿根廷 efalcom Alcorta 2411 CPA B1744HFM Moreno / Buenos Aires Argentina Phone: + 54 237 / 463 1151 Fax: + 54 237 / 463 1150 info@efalcom.com www.efalcom.com 巴西 Beckhoff Automação Industrial Ltda. Rua Continental, 146 Jd. do Mar São Bernardo do Campo São Paulo 09750-060 Brazil Phone: + 55 (11) 4126-3232 Fax: + 55 (11) 4330-3701 info@beckhoff.com.br www.beckhoff.com.br 智利 Rolec S.A. Panamericana Norte Km 15 1/2, Post Code: 12 Santiago Santiago Chile Phone: + 5 62 / 6 40 80 00 Fax: + 5 62 / 7 47 13 20 info@rolec.cl www.rolec.cl 非洲埃及 Industrial Control Systems ICS 29 Dr. Mohamed El Harouny Street Nasr City, Cairo 11371 Egypt Phone: + 20 2 / 2 75 50 31 Fax: + 20 2 / 2 63 57 31 info@ics-me.com www.ics-me.com 南非 Beckhoff Automation (Pty) Ltd Unit 8, Boskruin Business Park, Randpark Ridge Randburg 2188 South Africa Phone: + 27 (0) 11 792 3374 Fax: + 27 (0) 11 792 5453 info@beckhoff.co.za www.beckhoff.co.za 亚洲中国总部德国倍福自动化有限公司中国上海市闸北区江场三路 ( 市北工业园 )163 号五楼邮政编码 : 200436 电话 : + 86 21 / 66 31 26 66 传真 : + 86 21 / 66 31 56 96 info@beckhoff.com.cn www.beckhoff.com.cn 北京代表处德国倍福自动化有限公司北京市西城区金融街 27 号投资广场 B 座 1608 室邮政编码 : 10032 电话 : + 86 10 / 66 21 09 91 传真 : + 86 10 / 66 21 09 92 beijing@beckhoff.com.cn 广州代表处德国倍福自动化有限公司广州市天河北路 27 号中信广场 B 座 1418 室邮政编码 : 510620 电话 : + 86 20 / 38 77 35 71 传真 : + 86 20 / 38 77 35 73 guangzhou@beckhoff.com.cn 台湾 JI-DIEN Co., Ltd. 9F., No. 22, Sec. 1, Jhongshan Rd. Sinjhuang City Taipei County 24250 Taiwan (R.O.C.) Phone: + 886 (2) 8522 3237 Fax: + 886 (2) 8522 3168 jidien@chgroup.com.tw www.chgroup.com.tw 印度 Inteltek Automation Pvt. Ltd. Sr.no.100/5, Ambegaon Pune 411 046 Maharashtra India Phone: + 91 20 / 24 31 81 21 Fax: + 91 20 / 24 31 81 24 info@inteltekindia.com www.inteltekindia.com 日本 K.MECS Co., Ltd. Yusen Iwamotocho Blg. 3F 2-3-3 Iwamotocho, Chiyoda-City, Tokyo 101-0032 Japan Phone: + 81 3 5825 5333 Fax: + 81 3 5825 8550 info@kmecs.co.jp www.kmecs.com 新加坡, 马来西亚, 泰国, 菲律宾, 越南, 印度尼西亚 TDS Technology (S) Pte Ltd. 64 Sungei Kadut Loop (Hocen Building) Singapore 729493 Singapore Phone: + 65 / 63 66 16 61 Fax: + 65 / 63 62 16 61 sales@tdstech.com www.tdstech.com 南韩 Tri-TEK Corp. 717 DaeRyung TechnoTown III 448 KasanDong Kumcheongu Seoul 153-803 Korea Phone: + 82 2 / 2107-32 42 Fax: + 82 2 / 2107-39 69 tritek@tritek.co.kr www.tritek.co.kr 澳洲澳大利亚 Beckhoff Automation Pty. Ltd. Level 16, 10 Queens Road Melbourne, Victoria, 3004 Australia Phone: + 61 (3) 99 12 54 30 Fax: + 61 (3) 83 20 47 30 info@beckhoff.com.au www.beckhoff.com.au 新西兰 W. Arthur Fisher P.O. Box 12747 Penrose Auckland New Zealand Phone: + 64 9 / 2 70 01 00 Fax: + 64 9 / 2 70 09 00 waf@waf.co.nz www.waf.co.nz www.beckhoff.com.cn
XFC - 控制技术新理念
XFC 全方位提升控制性能 I/O 响应时间包括所有硬件的处理时间 ( 工业 PC,EtherCAT 和 I/O 系统 ), 涵盖了从物理输入触发到输出响应的整个过程 XFC 技术能实现小于 100 µs 抖动的 I/O 响应时间, 因此,PLC 编程人员可以轻松实现以前只有伺服控制器在配备数字信号处理器的条件下才有可能达到的控制性能
由于采用了先进的 XFC 技术, Beckhoff 可为您提供一套全新理念的高速控制解决方案 :XFC 基于高效的控制和通讯架构, 包括高性能工业 PC, 带有实时特性的超高速 I/O 端子模块,Ether- CAT 高速工业以太网系统和 TwinCAT 自动化软件 采用 XFC 技术, 可以实现 I/O 响应时间 100 µs 因此, 该技术为以前由于受技术限制而无法满足性能要求的用户提供了一种全方位提升控制性能的新理念 XFC 代表着一种速度极快且时间确定性极高的控制技术 它包括控制领域所涉及的所有硬件和软件组件 : 优化的输入输出组件, 可高精度检测信号或使任务初始化 ; 超高速 EtherCAT 通讯网络 ; 高性能工业 PC; 整合所有系统组件的 TwinCAT 自动化软件 过去, 控制周期时间一般都在 10 20 ms 左右, 但通讯接口无约束地运行, 其确定性误差会影响与之相关联的过程信号响应 随着高性能工业 PC 控制器的实用性技术迅猛发展, 周期时间可降至 1 2 ms, 几乎缩减了 10 倍 因此, 很多特殊的控制回路被转移到中央设备控制器中处理, 既节省了成本, 同时也极大地提高了智能化算法应用的灵活性 XFC 则可以使响应时间再缩减 10 倍, 即周期时间达到 100 µs, 而不会对中央智能化和相关的高性能算法产生任何影响 此外,XFC 技术不仅可以缩短周期时间, 而且还可以提高时间精度和分辨率 精度 很多任务仍然可以采用 普通的 解决方案进行处理 因此,XFC 技术不仅完全兼容已有的解决方案, 而且还可以在相同的硬件和软件中与已有的解决方案同时使用 XFC : 优化的控制和通讯架构实现最佳性能 TwinCAT 品质超群的实时控制软件 Microsoft Windows 环境下实现实时性, 周期时间最小 50 μs XFC 实时任务支持标准的 IEC 61131-3 编程规范 XFC 兼容 Windows 和 TwinCAT 的标准特性 EtherCAT 极快的控制通讯技术 30 μs 内可处理 1000 个分布式数字量 I/O 基于分布时钟的高级实时特性 同步性 时间戳 超采样 EtherCAT 通讯直达每一个 I/O 端子模块, 无需子网支持 优化标准以太网控制器, 如 Intel PC 芯片架构 EtherCAT 端子模块 极快的 I/O 技术 为所有信号类型提供完整的 I/O 产品线 高速数字量 模拟量 I/O 时间戳和超采样特性实现极高的时间分辨率 (10 ns) 工业 PC 极快的主控 CPU 基于高性能实时主板的工业 PC 结构紧凑是优化控制应用的要素 用户完全可以从提高设备品质及缩小响应时间的全新选择中获益 例如, 预防性维护测试任务, 空闲时间监视或部件质量文件归档等功能都可被轻松地集成到设备控制中去, 而无需再附加昂贵的专用设备 在实际的自动化解决方案中, 并不是所有的任务都必须达到超高速或者高 www.beckhoff.com/xfc www.beckhoff.com/ethercat
XFC 技术 分布时钟 - 使 I/O 实现精确同步在一个普通的离散式控制环中, 输入组件在某个特定的时间获取实际数据, 并通过通讯组件将结果传输到控制系统 控制组件计算响应, 输出组件将结果发送给设置值输出模块, 并发布给被控制系统处理 控制过程的关键要素是 : 响应时间最小, 实际数据获取的时间确定 ( 即, 必须尽可能地精确计算时间 ), 以及相应时间确定的设定值输出 从时域上看, 通讯和计算同时发生, 互不相关 只要结果在输出单元中有效, 并可以持续到下一次输出即可, 即要求 I/O 组件具备时间精确度, 而不是要求通讯或者运算单元具备时间精确度 因此,EtherCAT 分布时钟代表基本的 XFC 技术, 同时也是 EtherCAT 通讯的一个通用组件 所有的 EtherCAT 设备都配备自身的本地时钟, 并通过 EtherCAT 通讯自动连续地与其他所有的时钟保持同步 通讯运行时间偏差可以得到补偿, 因此, 通常情况下, 所有时钟之间的最大偏差都小于 100 ns 而且, 分布时钟的当前时间也被作为系统时间, 因为它可以始终跨越整个系统而被使用 时间戳数据类型通常, 过程数据以其各自的数据格式传输 ( 例如, 一个数字量值用一个位表示, 一个模拟量值用一个字表示 ) 因此, 当记录被传输时, 过程记录的时间相关性在通讯周期中是固定的 它表明时间分辨率和精度也会受通讯周期的限制 时间戳数据类型除用户数据之外还包含一个时间戳 该时间戳 一般采用普遍存在的系统时间表示 能够为过程 记录提供值得关注的高精度时间信息 时间戳可以用于输入 ( 例如, 识别一个已发生事件的时间 ) 和输出 ( 例如, 计时一个响应 ) 超采样数据类型通常, 过程数据在每一个通讯周期中被准确地传递一次 与此相反, 一个过程记录的时间分辨率直接取决于通讯周期时间 只有通过缩短周期时间, 才有可能获得更高的时间分辨率, 但周期时间又往往受到相关的实际条件限制 TwinCAT 系统管理器中超采样设置窗口
超采样数据类型能够实现在一个通讯周期内对一个过程记录以及对包含在一个数组中随后产生的 ( 输入 ) 或之前已产生的 ( 输出 ) 的所有传输的数据进行多次采样, 超采样系数描述了在一个通讯周期中采样的次数, 因此是 1 的倍数 即使是在一般的通讯周期时间条件下, 也可以轻松地达到 200 khz 的采样率 I/O 组件中的采样触发受本地时钟控制 ( 或受全局系统时钟控制 ), 因此, 它可以使跨越整个网络的分布信号之间的时间关系得以关联 极短的周期时间 - 优化的 I/O 通讯 快速的物理响应要求相关联的控制系统具备相应的较短控制周期 只有当控制系统已经检测并处理一个事件时, 才会产生一个响应 传统的方法要达到 100 μs 的周期时间, 需要依赖专用的 独立的控制器, 这些控制器必须拥有直接控制的 I / O 这种方法有明显的缺陷, 因为这些独立的控制器对系统总体而言只包含了极其有限的信息, 而且也不能制定更高层次的决策 此外, 参数重整定 ( 例如加工新工件 ) 也受到限制 另一个明显的缺陷是固定的 I/O 配置, 一般情况下, 不能对其进行扩展 XFC 性能指标 极短的控制周期时间 100 μs( 最小 50 μs) 全方位提升 PLC 应用的性能 :100 μs 级的控制环 极快的 I/O 响应时间 85 µs( 最小约 50 μs) 时间确定的同步输入和输出信号转换, 仅有细小的处理时间抖动 处理时间抖动独立于通讯和 CPU 抖动 全方位提升 PLC 应用的性能 :100 μs 级的控制环 超采样信号 单控制周期实现多次信号转换 通过分布时钟实现硬实时同步 适用于数字量输入 / 输出信号 适用于模拟量输入 / 输出信号 支持 EtherCAT 模拟量 I/O 端子模块 信号转换频率最高可达 200 khz 最高分辨率可达 5 μs 应用 快速信号监视 快速函数发生器输出 信号采样与周期时间无关 快速回路控制 下属专门控制 ( 有限的过程映像 ) 快速中央控制 ( 完整的过程映像 ) 时间戳信号 ( 分辨率 10 ns) 数字信号单次事件触发的瞬时测量 : 分辨率 10 ns, 精度 <100 ns 分布式数字输入信号上 下沿的高精度检测 分布式输出信号的高精度计时, 与控制周期无关 时间戳数据 : 分辨率 10 ns, 精度 <100 ns 分布时钟 CPU I/O 和驱动设备的分布式绝对系统时间同步 分辨率 :10 ns 精度 :<100 ns
XFC 组件 为了实现上文阐述的 XFC 技术, 必须要求相关的控制系统全面支持所有的硬件和软件组件, 包括高速 时间确定的通讯和 IO, 以及控制硬件 XFC 的一个重要组成部分是软件组件, 它负责控制算法的快速处理和整个系统的优化配置 Beckhoff 提供的专业 XFC 产品主要包括 4 个部分 :EtherCAT 现场总线, 由 Ether- CAT 端子模块组成的 I/O 系统, 硬件平台 IPC, 和 TwinCAT 高级开发软件 所有的组件都基于开放的标准, 它表明任何一位工程师或程序员都可以开发基于标准组件的 高性能的快速控制解决方案 ( 即, 无需特殊硬件支持 ) I/O 组件 - 集成 XFC 技术的 EtherCAT 端子模块标准的 EtherCAT 端子模块全方位地支持 XFC 技术 所有的端子模块都支持 I/ O 转换同步通讯, 以及已成为 EtherCAT 技术标准的 精度更高的分布时钟功能 最新开发的 XFC 端子模块还提供了额外的特殊功能, 尤其适合高速或高精度的应用场合 : 数字量 EtherCAT 端子模块具有极短的开通 / 关断时间特性 ; 或模拟量端子模块具有非常短的转换时间 带有时间戳功能的 EtherCAT 端子模块可以精确锁定某个数字量或者模拟量事件发生时的系统时间 数字量或者模拟量的值也可以在预定义的时间精确输出 带有超采样功能的端子模块可以使实际值获取或设定值输出的分辨率大大高于通讯周期时间 通讯组件 - 充分利用 EtherCAT 由于其拥有高速通讯和高数据利用率,EtherCAT 为实现 XFC 提供了基本的前提条件 然而, 网络通讯速度并不能代表一切 作为一种选择, 可以使用总线方式交换几个独立排列的过程映像, 并结合控制应用类型的特点, 同时应用 XFC 和标准的控制技术 中央控制系统可以从复制和映射任务所耗费的时间中解脱出来, 从而将一切可以利用的计算能力用于控制算法 EtherCAT 分布时钟构成了 XFC 技术的高速时间链路, 并已集成到所有的通讯设备中 XFC 技术至关重要的特点是可以选择性地将所有的 I/O 组件都直接集成到 EtherCAT 通讯中, 因此, 无需任何下级总线系统 ( 子网 ) 在很多 XFC 端子模块内部, 数 / 模 模 / 数转换器都是直接与 EtherCAT 芯片相连, 因此避免了信号延迟 I/O 组件 - 集成 XFC 技术的 EtherCAT 端子模块 通讯组件 - 充分利用 EtherCAT
控制组件 - 高性能工业 PC 在要求运行速度更快 控制算法更强的条件下, 中央控制技术相对多个分布式的小型控制器而言具有明显的优势 现代工业 PC 所提供的计算和存储能力远远高于多个小型控制器之和, 而前者的价格却要便宜得多 新一代创新技术的工业 PC 可以非常好地应用于控制领域 快速的双核处理器可以十分理想地同时用于控制任务和设备的人机操作 而新一代 CPU 所具备的超大容量高速缓存对于 XFC 技术而言也是非常有利的, 因为快速算法正是在此缓存中运行, 从而使处理的速度更加快捷 另外一个缩短 XFC 周期时间的重要因素是,CPU 不再被复杂的过程数据复制任务所束缚, 而该复制任务是基于 DPRAM 机制的传统现场总线所不可缺少的 EtherCAT 过程数据通讯完全由集成的以太网控制器 ( 带有 DMA 总线主站的网络接口卡 ) 处理 软件组件 -TwinCAT 自动化软件包 TwinCAT 是一款高性能的自动化控制软件, 它在全面支持 XFC 技术的同时, 还保留了所有的常用功能 TwinCAT 实时核以不同的周期时间支持不同的任务 现代工业 PC 可以轻而易举地使周期时间达到 100 μs, 甚至更低, 而不会出现任何问题 多个 ( 不同的 ) 现场总线可以被集成在一个主干网络里混合使用, 相关的配置和通讯周期也可以根据现场总线的性能得到优化 在 TwinCAT 软件环境中,EtherCAT 可以充分利用通讯系统, 并可以在应用中使用多个独立的时间等级, 即分布时钟 不同的时间等级可以使 XFC 和普通的控制任务共存于同一个系统之中, 决不会因满足 XFC 的需求而出现 瓶颈效应 TwinCAT 专为 XFC 技术提供了一个新选项, 即在各个通讯调用期间读取输入, 并且在计算后直接输出 由于 EtherCAT 具备极快的通讯速度, 输入可以 正好 在控制任务开始之前读取, 并紧随其后立刻分发输出 某些情况下, 其最 终响应时间比现场总线的周期时间还要快 TwinCAT 所具备的特殊扩展功能可以很好地支持 XFC 新的数据类型 ( 时间戳和超采样 ) PLC 功能块可以对时间戳进行简单的分析和计算 TwinCAT 示波器软件可以按照设置的超采样率监视通过超采样方式捕获的数据, 并可以进行更加精细的数据分析 控制组件 - 高性能工业 PC 软件组件 - TwinCAT 自动化软件包
EtherCAT 端子模块 : 动态以太网, 电子端子模块 - EtherCAT 协议直接集成在端子模块内 - 通讯协议在传输的同时进行处理 - 30 µs 内可处理 1000 个数字量 I/O - 线型 树型或星型等灵活的拓扑结构 - 为所有信号类型提供全线 I/O 产品 - 高速数字量和模拟量 I/O - 时间戳和超采样特性确保高精度时间分辨率
完全兼容以太网, 最大化地利用以太网的带宽资源, 出色的实时特性且成本低廉 这就是 Beckhoff 提供的 EtherCAT I/O 系统的显著特征 端子模块是专门针对 EtherCAT 协议的高性能和灵活的拓扑结构而设计的 硬件上,IP 20 防护等级的模块化 Ether- CAT 端子模块采用与可靠的总线端子系统相同的外形 但与总线端子不同的是,EtherCAT 协议完全集成于每一个独立的端子模块中, 而现场总线信号通过总线耦合器转换到内部的 独立于现场总线的端子总线 (K-bus) 中 每一个独立的 EtherCAT 端子模块都配备有一个用于处理 EtherCAT 协议的从站控制器 为了达到超越其它以太网解决方案的高速处理能力,EtherCAT 直接在传输过程中同时处理信号 以太网包不再被接收并解包, 也不再将过程数据复制到每一个连接, 而是在 EtherCAT 帧传输经过 EtherCAT 从站设备时, 该从站直接读取带有相应寻址地址的相关数据 ( 见下图 ) 同样, 当报文通过时, 从站把输入数据插入其中, 因此, 报文仅有几纳秒的延迟 由于以太网帧包含许多设备间双向收发的数据, 用户数据利用率超过 90% 这样,100BASE-TX 全双工的特性得到充分利用, 可获得 >100 Mbit/s(>2x100 Mbit/s 的 90%) 的有效数据利用率 遵循 IEEE 802.3 标准的以太网协议与各个端子模块完美融合 只有物理传输信号通过双绞线转换为耦合器中的 E-bus 信号 E-bus 技术基于 LVDS( 低压差分信号 ) 传输技术, 它可以满足电子端子块的需求 LVDS 是一种快速且经济的以太网物理层替换技术, 并且可以将其用于 10 G 以太网 (IEEE 802.3ae) 在模块化设备的终端, 系统被简单地转换并返回 100BASE-TX 信号标准 过交换机端口接入 EtherCAT 网段, 且不影响周期时间 带现场总线接口的设备可以通过 EtherCAT 现场总线主站端子模块集成 UDP 协议变体则可以通过每个插接口实现 EtherCAT 的网段热插拔功能为实际应用提供了极大灵活性 很多系统 ( 例如大量安装传感器的加工处理中心系统 ) 需要在操作过程中修改 I/O 配置, 因此,EtherCAT 总线网段灵活的系统热插拔功能对于实际应用而言帮助极大 EtherCAT 协议结构满足了这些需求, 热连接特性允许部分网络在运行过程中被设置为有效 / 无效或重新配置, 所以系统可以灵活地响应各种不同的配置 通讯系统的高速特性也反映在 Ether- CAT 的 I/O 端子模块上 例如, 新型的 16 位模拟量端子模块的转换速度提高了 40 倍, 因此, 该设备可应用于高速控制器 1 µs 快速开通 / 关断的数字量输入输出端子模块的响应时间仅为 100 µs 内部开放性及灵活性 EtherCAT 协议内部的的开放性和灵活性使其可以在同一物理层传输其它基于以太网的协议和服务 通常只有极小的性能损失 任何以太网设备都可以通
XFC EtherCAT 端子模块 系统提供了 200 种以上各种不同的信号端子模块 标准的 EtherCAT 端子模块全面支持 XFC 技术 通讯过程中的 I/O 同步转换, 或精度更高的分布时钟已成为 EtherCAT 的标准功能, 因此, 所有端子模块都支持该项技术 最新研发的 XFC 端子模块, 其新增的专有特性非常适用于快速和高精度的应用场合 : XFC EtherCAT 端子模块 : 超采样 EL1262: 2 通道 24 V DC 数字量输入 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs EL2262: 2 通道 24 V DC 数字量输出 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs EL3742: 2 通道 0 20 ma 模拟量输入 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs 或 200 khz EL3702: 2 通道 -10 V +10 V 模拟量输入 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs 或 200 khz EL4732: 2 通道 -10 V +10 V 模拟量输出 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs 或 200 khz EL4712: 2 通道 0 20 ma 模拟量输出 通过跨越系统的分布时钟同步时间 抖动 <1 µs 最大转换时间 5 µs 或 200 khz 使用 EL2262 超采样数字量输出端子模块, 输出可以在 10 µs 时间帧内进行开通与关断切换, 非常适合高精度应用场合 EL1262 超采样数字量输入端子模块可提供仅相当于总线周期时间十分之一的采样率, 因此, 即使是很短暂的信号也能被精确记录 测量或计数 10
XFC EtherCAT 端子模块 : 时间戳 EL1252: 2 通道 24 V DC 数字量输入 高精度边沿信号采集 系统精度 1 µs 与 EL2252 配合使用, 绝对同步响应 EL2252: 2 通道 24 V DC 数字量输出 高精度边沿信号采集 系统精度 1 µs 与 EL1252 配合使用, 绝对同步响应 XFC EtherCAT 端子模块 : 快速 I/O EL1202: 2 通道 24 V DC 数字量输入 开通 / 关断输入延迟 1 µs 最小响应时间几乎无延迟 EL2202: 2 通道 24 V DC 数字量输出 开通 / 关断输入延迟 1 µs 最小响应时间几乎无延迟 XFC 性能指标 100 µs 典型应用性能指标 系统性能 周期时间 :100 µs( 最小 50 µs) I/O 响应时间 :85 µs(185 µs) 分布时钟 分辨率 :10 ns 精度 :<100 ns 超采样信号 采样率 :200 khz(500 khz) 时间分辨率 :5 µs(2 µs) 精度 :<100 ns 时间戳分辨率 : 分辨率 :10 ns 精度 :<100 ns 采用 EL1202 和 EL2202 XFC 端子模块, 端子模块的硬件延迟缩减至 <1 µs, 因此可以忽略不计 输入输出数据以最大速度向前传输 同步响应通过时间戳输入端子模块和时间戳输出端子模块来实现 ; 而在过去, 总线系统很难实现小于 1 µs 的同步精度 全新的 XFC 技术取代了传统的硬件连线方式 11
XFC 技术经试验证实! 不同的 XFC 数字量端子的示波器测试结果如下图所示 控制和通讯的测试周期时间设置为 100 μs 输入和输出都是在不同的 EtherCAT 报文中交换数据, 以便使响应时间达到最小 ( 示波器记录水平标尺的时间单位设置为 100 μs ) 通过带有时间戳的数字量输入端子 (EL1252, 黄色曲线 ) 获取外部的异步输入信号 示波器的触发信号采用该输入信号 因此, 示波器记录与外部事件同步, 但是和系统控制却是异步的 图中, 多个记录被叠加在一起 控制系统采用高速的数字量输出端子 (EL2202, 红色曲线 ) 来显示所记录的输入信号的快速响应 在最好的情况下, 输出端的控制响应时间是 85 μs 由于输入信号是异步的, 在最坏的情况下, 系统要经过一个周期时间之后才能记录到一个边沿触发信号, 即, 如果输入事件恰好在本次周期时间之后发生, 则系 统不会在本次周期时间内传输该信号, 直到下一个周期时间系统才能记录到这个信号 其结果是, 输出信号出现的时刻是抖动的, 范围是一个周期时间, 即 85 μs 到 185 μs 之间 由于记录输入事件时带有时间戳, 控制系统能够发出一个带有时间常数偏移的输出响应, 该过程与通讯周期无关 为此,PLC 控制的带有时间戳的数字量输出端子 (EL2252, 蓝色曲线 ) 的输出响应延时了 200 μs 尽管与控制周期异步, 系统响应仍然可以采用这种方法进行精确确定 此外, 示波器能够测量 分析输入信号与 EL2252 输出响应之间经过多个周期 ( 本例为 40 个周期 ) 后的时间差 其结果是, 最小的时间差是 200.254 μs, 最大是 200.349 μs 也就是说, 最大和最小之间的差值小于 100 μs 事实上, 200 μs 时间常数偏移量并没有精确考虑端子的开通与关断时间的影响 ( 虽然很小, 但是确实存在 ), 尽管这些时间是 常数, 也应当将其考虑在内 图中绿色曲线是 EL2262 数字量输出端子模块的超采样曲线 超采样系数是 10, 在 100 μs 的周期时间内, 输出状态每 10 μs 产生一次 下面举例说明, 为响应输入信号,PLC 通过端子输出 2 个脉冲, 即一个短脉冲, 然后跟随一个稍长的脉冲 同样, 由于输入信号是异步的, 此时也可以看到所预料的时间抖动, 尽管抖动很小 (10 μs 而不是 100 μs) 至于系统响应,PLC 能够根据超采样系数进行精确的处理 12
XFC 应用实例 印刷机定位控制对于印刷机械, 打印标记是通过带时间戳的 EtherCAT 数字量输入端子 EL1215 来记录, 时间戳则引用系统级的高精度分布时钟 通过与带有分布时钟的编码器端子的联合使用, 可以确定识别打印标记时的精确位置 无需任何硬件接线, 例如编码器输入锁存, 而且, 所有信息都可以通过控制系统获取 粘合应用 EtherCAT EL2212 端子可用来实现高精度定位, 以及高精度控制 点滴 量 粘胶喷嘴打开的定时精度可以达到纳秒级 电压过冲可以确保喷嘴快速而安全地打开, 而通过施加反向 24 V 电压则可以使其加速关闭 其中, 打开 电压过冲长度 和 关闭 动作可以通过高精度的定时 (<1 μs) 分别进行设置 线性路径控制按照传统, 线性路径控制通常都是在硬件里实现, 并根据编码器的值设置参数化输出的响应时间 而使用带分布时钟和时间戳的 XFC 组件, 就可以使线性路径控制通过 EtherCAT 和工业 PC 实现 特殊硬件的固定功能被灵活的软件所取代, 输入和输出可以根据空间进行分布 系统级的开关时间重复精度小于 1 μs 部件跟踪 EtherCAT 极短的响应时间和精确的开关定位全面提升了物料处理和分拣设备的性能, 从而可以大大缩短被处理物件之间的距离 其结果是提高了相同物件尺寸的吞吐量, 而整个控制系统所需的工作量和成本却降低了 EtherCAT 灵活的拓扑结构足以胜任典型物料尺寸的处理系统需求 系统组件可以在操作过程中任意进行连接或断开, 而该特性不会影响系统功能 闭环控制控制品质的优劣取决于时间等距 采样频率 实际值和设定值的输出以及控制器的性能 借助于高速 I/O 组件所具备的高频采样以及分布时钟的同步特性,XFC 技术提供了理想的基础条件 通过与 TwinCAT 软件和作为控制软件运行平台的高性能工业 PC 相融合, 完全可以满足高性能 高精度的控制要求 数字凸轮 EtherCAT 可以明显降低凸轮盘应用中的难度和工作量 伺服驱动器 位置编码器和触发器可以简单地通过总线电缆相连, 控制系统借助系统级的时间基接受所有相关的数据, 并通过分布时钟实施制动器的启停控制 使用 Beckhoff 的标准系统组件, 高速压机可实现每分钟 2000 次击打动作, 所有数据 参数和控制程序组件均汇集于处理中心, 易于管理和存档 13
XFC 应用实例 高端注塑机设备对控制系统的性能要求非常苛刻 I/O 组件 通讯系统 工业 PC 和控制软件都将直接影响到整个控制过程的品质和重复一致性, 所以高端注塑机设备是 XFC 技术应用的理想场所 世界上最大的注塑机制造商, 赫斯基注塑系统有限公司 (Husky Injection Molding Systems Ltd.), 正是因为看到了 XFC 技术的应用潜力, 率先将这项技术应用到设备的控制系统中 在注模生产过程中, 控制系统的任务首先是控制融胶被压入模腔的速度, 开始注射以后, 模腔会产生一定的反压力, 此时要求控制系统快速切换压力控制, 并将其精确控制在一个定义值范围之内 为了确保注模效果的重复一致性, 切换过程中压力的波动必须做到最小 为了完全注满模腔, 必须在一定时间内保持压力恒定, 然后按预置的压力曲线减小 为了避免产品出 现裂痕, 压力不宜过大, 而压力过小又会导致壁厚不均匀或者产生气泡 对注塑机来说, 注模过程的控制越精确, 产品的壁厚就能做到越薄 采用 XFC 技术以后, 传统的注塑机上为了避免气泡而使用的 原料储藏 就不再需要了 产品重量的波动范围体现了控制水平的高低 : 波动范围越小表明控制水平越高 XFC 能带来什么好处? 通过最小化响应时间和死区时间来达到优化控制的过程本身是没有止境的 除提高产品质量之外, 其目的是通过减小壁厚, 从而节省原材料 在下面的实例中, 单件产品重量仅仅减轻 2 克, 就可使最终用户显著降低成本 : 单件产品目前重量 (g): 22 单件产品目标重量 (g): 20 年产量 ( 件 ): 54,568,421 每年节省原材料 (kg): 125,507 每年节约成本 ($ US): 182,651 XFC 技术改善控制质量 14
如何利用 XFC 技术优化控制系统? 优化前的控制系统包括一台 Beckhoff 高性能工业 PC,C6140, 还有控制软件 TwinCAT 使用 XFC 技术来优化控制系统, 只需将有关运动控制的信号连接到高速 EtherCAT 端子, 通过 EtherCAT 传送到控制 PC, 这样就可以将周期时间缩减至 1 ms 以下, 响应时间的抖动也非常小 在实际应用中, 比如原来使用 12 MB 的 Profibus 系统, 控制系统的周期时间为 2ms, 使用 XFC 技术以后, 周期时间缩减至 250 μs XFC 和 EtherCAT 技术不仅缩短了周期时间, 而且还减轻了 PC 的负载, 因为在原有的 PROFIBUS 系统中, 由计算机 CPU 完成的过程数据映射任务现在集成到了 EtherCAT 的硬件芯片中, 并将其预处理成可由控制 PC 直接访问的分类格式, 这样, 先前用于映象处理的计算能力得以释放, 并可用于其它的控制任务 从另一方面看, 由于缩短了周期时 间 控制系统完全可以采用更为经济的 CPU 速度较慢的工业 PC XFC 技术为控制应用提供了一个理想的选择 除了节省原料 降低成本之外, 还减少了控制系统的维护工作 注模时段是一个高能量处理过程, 对其准确控制可以减少振动或者机械共振, 因而也降低了设备的噪声 此外, 由于整个技术是基于标准的 XFC 组件,XFC 技术同时还确保了客户极高的投资安全性 Beckhoff 控制系统的模块化硬件和软件使进一步的优化措施可以无缝集成到现有系统中 所以,HUSKY 利用 XFC 技术实现了控制系统的优化, 显著提高了设备性能, 也使最终用户受益良多 对 PC 负载的测量 (Husky 公司提供 ) 15