隨著Windows PC應(yīng)用場合的改變和商業(yè)運(yùn)用的普及,，電氣工程師在設(shè)計(jì)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" title="控制設(shè)備">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(jī)械" title="包裝機(jī)械">包裝機(jī)械的廠家，他們的中大型機(jī)械,，由于使用了Beckhoff的控制軟件TwinCAT，性能價(jià)格比大大提高,。該公司主設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)令他非常滿意的應(yīng)用實(shí)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(jī)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(dòng)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。 　
　　從15個(gè)以上PLC方案到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案
　　一套機(jī)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(shí)時(shí)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(diǎn)：“以前每個(gè)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(jī)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(jì),。尤其一些海外客戶,，希望所購買的機(jī)器能符合自己的國情。于是就導(dǎo)致這樣一個(gè)事實(shí),，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(jìn)行修改（硬件和軟件），工作量非常大,，所以迫切需要一個(gè)強(qiáng)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(jì)時(shí)要牢記的一點(diǎn),。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(qiáng)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(jī)床的多軸控制均由TwinCAT來完成，能針對包裝機(jī)械的工藝,，精確定位,。”　
　　調(diào)試時(shí)間大大縮短
　　以上并不是Beckhoff TwinCAT軟件功能特點(diǎn)的全部，同時(shí)也簡化了Koch公司機(jī)床設(shè)備的設(shè)計(jì)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(jī)床設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面盡可能地持續(xù)按照同一個(gè)方式進(jìn)行,。盡管我們有了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、可長時(shí)間使用的操作平臺（該平臺至少允許我們設(shè)計(jì)一個(gè)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(jī)型進(jìn)行修改,。通過這個(gè)方式,，我們可以節(jié)約大量的人力物力。”　　
　　正因?yàn)橛心敲匆恍﹥?yōu)點(diǎn),，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。現(xiàn)場信號通過分散的總線智能端子和Beckhoff的Lightbus傳給IPC,，TwinCAT實(shí)時(shí)地把控制命令傳給執(zhí)行器,。
　　盡管，Windows NT本身不是一個(gè)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)是通過一個(gè)集成的調(diào)度程序來區(qū)分計(jì)算時(shí)間的,。
　　
人機(jī)界面通過Beckhoff 的控制面板" title="控制面板">控制面板實(shí)現(xiàn),，這個(gè)面板是安裝于遠(yuǎn)離控制PC65米處?！?br /> 　　無需擴(kuò)展卡,，實(shí)現(xiàn)Windows實(shí)時(shí)
　　Beckhoff 控制軟件也可以讓機(jī)器與外界進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù),，當(dāng)然Koch公司的包裝機(jī)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(yuǎn)程控制軟件就可以進(jìn)行,。另一個(gè)非常有意義的特點(diǎn)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(jī)器進(jìn)行控制和訪問,。機(jī)器的故障和操作信息以報(bào)表的形式傳到工控機(jī)" title="工控機(jī)">工控機(jī)，然后以Excel電子表格的形式連接和計(jì)算,。吸引Koch公司工程師的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,，TwinCAT的編程方式" title="編程方式">編程方式是基于IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)?！　?br /> 　　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(gè)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(jìn)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),?！?br /> 　　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(jī)器的畫面，通過獨(dú)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(jī)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(bào)告故障信息,，并很快以圖片的形式顯示故障點(diǎn),。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(diǎn),，用手指在觸摸屏上控制單個(gè)的閥門?！?br /> 　　對操作指令的介紹被編譯成一個(gè)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" title="外圍設(shè)備">外圍設(shè)備，如標(biāo)簽機(jī)和打印機(jī),，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(gè)打印接口非常耗時(shí)間，最多可持續(xù)兩個(gè)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?yàn)樗梢匀〈嗟挠布LC和硬件NC,。不過目前PC控制還不能對很小的機(jī)器提供廉價(jià)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(jì)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(shí)，需加上昂貴的智能控制器去完成對機(jī)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(gè)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(jìn)行主設(shè)計(jì)時(shí)，Hornberger 先生描述了多任務(wù)的優(yōu)點(diǎn)：“我們?yōu)槊恳粋€(gè)控制步驟定義一個(gè)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間，比如1,、10或者100毫秒,。”
　　機(jī)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(jī)中，工控機(jī)則直接安裝在靠近機(jī)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(diǎn)放在設(shè)備的任何一個(gè)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(gè)站只有8 點(diǎn)，16點(diǎn)或者32點(diǎn)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)也起到了相當(dāng)?shù)淖饔谩ＶС侄喾N現(xiàn)場總線的Beckhoff 耦合器通過總線把信號傳到PC機(jī)里,。

使用Beckhoff總線端子保證了Koch包裝機(jī)內(nèi)部大間隔尺度分布式安裝簡單且靈活的布線,。
　　獨(dú)立的總線端子使接線非常靈活方便
　　實(shí)際應(yīng)用中，總線端子有方便接線的優(yōu)點(diǎn),，它可以在現(xiàn)場設(shè)備和機(jī)器上直接接線,。需要時(shí)，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(yùn)行不同協(xié)議的總線，比如要和另一臺機(jī)器建立通信,，只要加上一個(gè)匹配的總線耦合器，整個(gè)工廠就運(yùn)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(jī)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(dá)到這樣的目的，必須通過電纜作并行連接,?！?br /> 　　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(diǎn),。他這樣解釋道：“平時(shí)，采用銅質(zhì)電纜傳輸,，我們有時(shí)必須要考慮干擾問題,，例如屏蔽線的正確安放，插頭的松動(dòng)等,，而Lightbus就沒有這個(gè)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(qiáng)調(diào)了Beckhoff解決方案的優(yōu)點(diǎn)： “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,?！　?br /> 　　生產(chǎn)線上各個(gè)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(diǎn)之間的距離為300米以內(nèi)時(shí),，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(qiáng)度。
　　包裝機(jī)械是這樣工作的:

手電筒及其電池包裝在一個(gè)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(gè)制盒機(jī)分離,。產(chǎn)品被人工地安放于塑料泡罩的下半部分,。然后機(jī)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(jī)械工程公司僅僅在幾個(gè)月內(nèi)完成了這個(gè)復(fù)雜工廠的工程,。需要強(qiáng)調(diào)的還有，通過擴(kuò)展此項(xiàng)目,，這里可以完成10種不同類型手電筒的包裝,。