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TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.pdf

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1. 系统概述
1.1. TwinCAT 3 Runtime的运行条件
1.2. TwinCAT 3功能介绍
1.2.1. TwinCAT的实时性
1.2.2. TwinCAT PLC的数据区
1.2.3. TwinCAT PLC的数据存储
1.2.4. TwinCAT与外设IO的连接
1.3. 选型设计
1.3.1. 控制器
1.3.2. 系统扩展模块
1.3.3. I/O系统
1.4. 安装和接线
2. 编程入门
2.1. 概述
2.2. 在编程PC上安装TwinCAT开发环境
2.2.1. 在PC上安装TwinCAT开发环境
2.2.2. 升级TwinCAT开发环境
2.2.3. 在TC3和TC2之间切换
2.3. 初步认识开发环境
2.3.1. TC 3 图标和TC 3 Runtime的状态
2.3.2. TC 3 快捷菜单的功能
2.3.3. 启动TC3的帮助系统
2.3.4. TC3 Quick Start教程
2.3.5. 启动示例程序
2.3.6. 获取和注册正版授权
2.4. 编程准备:添加路由(Add ADS Router)
2.4.1. 设置IP地址
2.4.2. 设置NetID
2.4.3. 在TC3的System | Routes中添加路由
2.5. 开发第一个PLC项目
2.5.1. 建一个TwinCAT项目
2.5.2. 建一个PLC项目
2.5.3. PLC变量映射和激活配置
2.5.4. 设置开机自启动
2.6. 上传、下载和比较
2.6.1. PLC程序的上传下载和比较
2.6.2. TwinCAT项目的下载上传和比较
3. TwinCAT 3开发环境的深入介绍
3.1. 变量声明
3.1.1. 变量声明的基本语法
3.1.2. 新增变量类型UNION和WSTRING
3.1.3. PLC变量地址、ADS地址和地址对齐
3.1.4. 变量声明中的赋初值
3.1.5. 自动分配IO地址和tpy文件
3.1.6. 变量声明时的缩写输入法
3.1.7. 变量的属性
3.1.8. PLC之外的全局数据类型
3.1.9. PLC变量的刷新周期
3.2. 编程语言和新增功能
3.2.1. ST中增加了Continue和Jump语句。
3.2.2. 指令:BitAdr(),用于定位到Bit。
3.2.3. UML ChartSate编程
3.2.4. 指针和枚举的新增功能
3.2.5. 支持变量作为Bit值访问
3.2.6. 通过程序注释实现特殊功能
3.3. 诊断和调试功能
3.3.1. 兼容TC2 System Manager中的Watch window
3.3.2. 兼容TC2的Watch List
3.3.3. 其它功能提示:
3.4. 任务和程序
3.4.1. PLC程序下的多个Task
3.4.2. 为Task指定CPU、优先级、周期等等。
3.4.3. 关于Task的其它提示
3.5. 隐含的变量和函数
3.5.1. TwinCAT_SystemInfoVarList
3.5.2. 除零溢出及指针校验
3.5.3. 隐含的函数
3.6. 编程环境的设置
3.6.1. TwinCAT 快捷键
3.6.2. Smart Coding
3.6.3. 项目默认路径设置
3.6.4. 编程环境的其它设置
3.7. 兼容TC2的功能
3.7.1. 多语言混合编程(Action)
3.7.2. 可供使用的操作符、函数和功能块
3.7.3. 数组和指针
3.7.4. Funtion的安装和使用
3.7.5. 添加EtherCAT 第三方从站设备
3.8. 禁止TwinCAT的开机自启动
3.9. Bit变量合并成Word的用法
3.10. Reference用于双向操作变量
3.11. 其它提示
3.11.1. 弹出窗和提示。
3.11.2. TC2的控制器可以刷TC3的IMAGE试用
4. TwinCAT 3扩展功能
4.1. 引用库文件
4.1.1. 引用Beckhoff Aumation GmbH的库
4.1.2. 升级TC2的库文件
4.1.3. 引用第三方的库文件
4.1.4. 命名空间
4.2. Measurement
4.2.1. 基本操作
4.2.2. TC3 Scope Server,免费版与收费版的功能差别
4.2.3. Scope导出数据
4.2.4. 常见问题
4.3. 程序归档
4.3.1. Measurement项目的存储路径
4.3.2. TwinCAT项目的存储路径
4.3.3. 项目打包和解包
4.3.4. PLC程序的打包和解包
4.3.5. POU、DataType、Global VarList的导出和导入
5. 面向对象编程
5.1. 概述
5.1.1. 什么是面向对象编程
5.1.2. 关键名词:Function Block和Interface
5.1.3. 关键动词:Extend
5.1.4. 面向对象编程的3个用法
5.2. 建立一个带Method和Property的FB
5.2.1. 示例
5.2.2. 关于Method和Property的FAQ
5.3. 建立一个FB的扩展FB(Extend)
5.3.1. 示例
5.3.2. 关于Extend的FAQ
5.4. 建立一个Interface并实现(Impement)
5.4.1. 示例
5.4.2. 关于Interface的FAQ
5.5. 其它说明
5.5.1. 静态变量(Static)和临时变量(Temp)
5.5.2. 特殊的Method:FB_Init, FB_Exit, FB_Reinit
6. TwinCAT 3 PLC HMI
6.1. 基本操作
6.1.1. 画面编辑的基本步骤
6.1.2. 启用画面全屏运行功能
6.2. 中文显示
6.2.1. 中文文本的输入
6.2.2. 操作系统安装中文字体
6.2.3. 启用Unicode编码
6.3. 语言切换和动态文本
6.3.1. 用途
6.3.2. 动态文本的例子
6.3.3. 语言切换
6.3.4. 添加语言和TextList的导出导入
6.4. 安装、授权和全屏运行
6.4.1. 安装和授权
6.4.2. CE系统下如何全屏运行
6.4.3. Win7系统下如何全屏运行
6.5. 新增的控件
6.5.1. ComboBoxInteger和ComboBoxTable
6.5.2. GroupBox、RadioButton、CheckBox
6.5.3. TabControl
6.6. 报警功能
6.7. Place Holder的用法
6.8. FAQ
6.8.1. 改变风格
6.8.2. 其它问题
7. C++ 编程
7.1. C++编程环境的安装
7.1.1. 安装VS2012或者VS2013。
7.1.2. 安装TwinCAT 3。
7.1.3. 安装WINDDK7插件。
7.1.4. 添加环境变量。
7.1.5. 安装数字证书
1) 创建证书
2) 激活测试证书
3) 添加环境变量
4) 验证数字证书是否生效
7.2. 创建第1个C++项目
7.2.1. 基于模版新建一个C++项目
1) 新建项目
2) 添加一个C++程序
3) 观察一个空白的C++程序,包含哪些内容
4) 生成TMC代码
5) 编译C++模型
7.2.2. 建立基于Module的对象
7.2.3. 添加一个任务
7.2.4. 把模块实例指定给任务
7.2.5. 激活配置,看运行结果
7.3. 简单编辑C++模块
7.3.1. 修改接口变量
1) 找到编辑变量的介面
2) 增减变量
3) 生成TMC代码
7.3.2. 修改C++代码
1) 编辑代码
2) 编译程序
7.3.3. 激活更新后的项目
1) 激活运行
2) 在Symbol Watch中查看变量
7.4. 普通C++模块的发布和引用
7.4.1. C++模块的发布
1) 确定导出平台
2) 更新TMC文件。
3) 模型导出
4) 验证模型导出是否成功
7.4.2. C++模块的引用
1) 添加Task
2) 加入TcCom组件的实例对象。
3) 把C++的实例对象分配给前面添加的任务
4) 添加和编辑PLC程序
5) 在PLC变量映射到C++模型对象变量
7.5. 发布和引用带Interface的C++模块
7.5.1. 为C++模块添加Interface
1) 添加变量
2) 添加Interface
3) 实现Interface
4) 生成TMC代码
7.5.2. 为 Interface添加代码
7.5.3. 建立引用C++模块Interface的PLC程序
7.5.4. 指定PLC对象与C++模型对象的对应关系
7.5.5. 激活项目并运行
7.6. C++程序的调试和诊断
7.6.1. 使用TwinCAT Live Watch监视C++变量
1) 启用C++ Debugger功能
2) Attach to processs
3) Start new instance
4) 使用Live Watch观察和修改变量值
7.6.2. 在C++代码中使用断点
7.7. 集成客户现有的C++代码
7.7.1. 哪些代码可以集成
7.7.2. 集成C++代码步骤
7.7.3. TC3中的C++代码限制
7.7.4. 如何实现Win32 API的同等功能
7.8. FAQ
7.8.1. VS2013中打开低版本例程
7.8.2. CMoulde对象的ADS接口
8. 从TwinCAT 2 到TwinCAT 3
8.1. 概述
8.2. TC3的新功能
8.2.1. TC3的继承性
8.2.2. TC2与TC3的适用范围
8.3. TC2转换TC3的解决方案
8.3.1. TC2项目的转换
8.3.2. TC3 ADS通讯的转换
8.3.3. HMI的转换
附录:TcCOM技术
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 1 of 212 BECKHOFF GUANGZHOU TwinCAT 3.1 学习笔记 LizzyChen Update: 2017-04-19 Version 1.07(更新中) 安装文件及培训资料下载:http://pan.baidu.com/s/1o8uBDkY (本文最新版本: ) Next Update: Event Logger, TcpIp,HMI 基本控件,用户管理,Security 链接,。 更新记录: 2015.09.23 V1.01 增加 OOP 编程。 2015.11.27 V1.02 增加 C++编程。 2015.12.10 V1.03 完善 TwinCAT 3 HMI 并合并所有章节为一个文档。 2015.12.19 V1.04 全书修订 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 2 of 212 2016.04.16 V1.05 纳入 Additional 各项 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 3 of 212 0.1 本书读者对象  Beckhoff 的 CX、CPxxxx、Cxxxx 系列控制器的用户。 这些用户的共同点是,控制软件已经预装在订购的控制器上,用户需要用自己的电脑对 控制器进行编程。控制器是基于 PC 的架构,并安装 Windows 操作系统。书中表述的 CX、CX 控制器、控制器,是由于文字编辑时期不同,表述有所差别,实际所指适用于 所有基于 Windows 平台的 TwinCAT 控制系统。  TwinCAT 3.0 软件用户。 这些用户的特点是,TwinCAT 控制软件需要自己安装在运行 Windows7 或者 Windows 操作 XP 系统的工控机上。用户可以在工控机上编程,也可以用自己的笔记本电脑对工 控机进行编程。 0.2 本书主要内容 本书基于 TwinCAT2.0 的两本教程《TwinCAT 2.0 从入门到精通》和《TwinCAT NC PTP 实用教程》。TwinCAT 3.0 中的 NC PTP 部分几乎完全兼容 TwinCAT 2.0,所以《TwinCAT NC PTP 实用教程》仍然适用于 TwinCAT 3 的用户。 倍福公司已有正式的 TwinCAT3 培训教材,收录在本书的配套文档中。大部分基本功能 已在该教材中详细描述,本书中涉及基本步骤的部分,为节约篇幅通常直接链接到该教材, 不再重述。用户使用时可以两书互为参考。所以书名改为《TwinCAT 3.1 学习笔记》,作为教 材的辅助学习资料。 本书讲解 TwinCAT3.0 的系统配置、 PLC 编程、各种 Beckhoff 硬件、常用控制功能、 通讯功能的实现。本书不涉及 TwinCAT 3.0 下的 Matlab 仿真功能。  《TwinCAT 3.1 学习笔记》的内容延用了《TwinCAT 2.0 从入门到精通》的框架,取消 了内容重复的章节: 第 1 章,系统概述,包括原理、选型、安装和接线 第 2 章,编程入门,实现用最简单的程序控制一套硬件。 第 3 章,TwinCAT 3 开发环境的深入介绍,不做练习,仅作功能查询。 第 4 章,TwinCAT 3 扩展功能, 第 5 章,面向对象编程 第 6 章,TwinCAT 3 HMI 第 7 章,TwinCAT 3 下的 C++编程 第 8 章,从 TwinCAT 2 到 TwinCAT 3。讲解 Tc 3.0 与 Tc 2.0 的区别及程序移植。 0.3 本书的使用方法  项目考察阶段,可阅读“第 1 章,系统概述”,以及本书目录。  初学者必须依次阅读第 2 章的所有小节。  功能测试阶段,可根据目录找到相应的章节,每个章节在“配套文档”中都有对 应的文件夹,里面有相关的例程、工具、文档说明。 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 4 of 212  项目开发阶段,预先阅读“第 3 章,TwinCAT 3 开发环境的深入介绍”及“第 4 章 和 TwinCAT 3 扩展功能”,并根据所使用的 IO 模块和设备,详细阅读《TwinCAT 2.0 从入门到精通》第 9 章的相关内容。  项目结束阶段,可查阅《TwinCAT 2.0 从入门到精通》第 5 章,操作系统和硬件。 0.4 版本说明 本书所提供的操作截图、程序代码都基于 VS Shell 2013 下的 TC3.1.4018.16。截至目 前,由于 BECKHOFF 公司的 TwinCAT 软件仍然会持续升级和更新,我们不排除后续版本 的操作界面会发生变化,而例程中的代码也有可能不适用于后续版本。 由于本书还在编辑阶段,作者对于 TwinCAT 3 的使用经验也还在积累,升级此书的目 的是为了众多 TwinCAT 2 的用户能够顺利切换到 TwinCAT 3,并充分发挥多核 CPU、64 位 操作系统的性能,以及 TwinCAT 3 开发工具的新功能。 接下来还需要对文字进行整理,修饰,对配套文档进行精简、条理化。那将是一个漫长 的过程,视工作繁忙程度而定。欢迎对本书的结构、内容提出意见和建议,请发邮件至 L.Chen@Beckhoff.com.cn。 作者 2016-10-07 于广州 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 5 of 212 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 6 of 212 0.5 更新记录 2015.09.23 V1.01 增加第5章 增加 OOP 编程的内容 2015.11.27 V1.02 增加 C++编程。 2015.12.10 V1.03 完善 TwinCAT 3 HMI 并合并所有章节为一个文档。 2015.12.19 V1.04 全书修订 2016.04.16 V1.05 纳入 Additional 各项 2015.09.08 第 1 遍 基本内容更新至 TwinCAT 3 第 1 章 系统概述 第 2 章 编程入门 第 3 章 TwinCAT 3 开发环境的深入介绍 第 4 章 TwinCAT 3 扩展功能 第 5 章 TwinCAT 3 扩展功能 第 6 章 TwinCAT 3 HMI 第 7 章 C++ 编程 第 8 章 从 TwinCAT 2 到 TwinCAT 3 附录:TcCOM 技术 以下内容延用《TwinCAT 2.0 从入门到精通_V2.01_1112》 第 4 章,操作系统和硬件,包括系统备份、桌面接管等工具。 第 5 章,常用功能:包括掉电保持、数据存储、配方功能等 第 6 章,TwinCAT 库文件,重点介绍温控、PID、OS 功能扩展、EtherCAT 诊断和配置 第 7 章,连接 IO 模块,介绍各种 IO 模块的特殊用法。 第 8 章,连接其它 TwinCAT 系统,包括 ADS 通讯和 Realtime Ethernet 第 9 章,连接第三方设备 ,包括与仪表、驱动、触摸屏、视觉系统的各种通讯。 第 10 章,连接第三方 PLC ,TwinCAT 作为现场总从站集成到其它 PLC 中。 第 11 章,HMI 解决方案,包括触摸屏、组态软件、高级语言程序和 TwinCAT HMI 第 12 章,连接企业数据库,通过 Tc Database Server 实现 PLC 与数据库的通讯。 第 13 章,特殊 IO 模块 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 7 of 212 目 录 1.3. 2.4. 2.5. 1.4. 2.1. 2.2. 2.3. 1.1. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.2.4. 1. 系统概述 ................................................................................................................................. 12 TwinCAT 3 Runtime 的运行条件 .......................................................................... 13 TwinCAT 3 功能介绍 ............................................................................................. 13 TwinCAT 的实时性 ........................................................................................ 15 TwinCAT PLC 的数据区 ................................................................................ 17 TwinCAT PLC 的数据存储 ............................................................................ 18 TwinCAT 与外设 IO 的连接 .......................................................................... 19 选型设计 ................................................................................................................. 21 1.3.1. 控制器 ............................................................................................................. 21 1.3.2. 系统扩展模块 ................................................................................................. 25 I/O 系统 .......................................................................................................... 26 1.3.3. 安装和接线 ............................................................................................................. 29 2. 编程入门 ................................................................................................................................. 30 概述 ......................................................................................................................... 30 在编程 PC 上安装 TwinCAT 开发环境 ................................................................ 30 2.2.1. 在 PC 上安装 TwinCAT 开发环境 ................................................................ 30 2.2.2. 升级 TwinCAT 开发环境 ............................................................................... 31 2.2.3. 在 TC3 和 TC2 之间切换 ............................................................................... 31 初步认识开发环境 ................................................................................................. 32 TC 3 图标和 TC 3 Runtime 的状态 .............................................................. 32 2.3.1. TC 3 快捷菜单的功能 ................................................................................... 32 2.3.2. 2.3.3. 启动 TC3 的帮助系统 .................................................................................... 33 TC3 Quick Start 教程 ..................................................................................... 34 2.3.4. 2.3.5. 启动示例程序 ................................................................................................. 34 2.3.6. 获取和注册正版授权 ..................................................................................... 34 编程准备:添加路由(Add ADS Router) ......................................................... 36 2.4.1. 设置 IP 地址 ................................................................................................... 36 2.4.2. 设置 NetID ...................................................................................................... 36 2.4.3. 在 TC3 的 System | Routes 中添加路由 ........................................................ 37 开发第一个 PLC 项目 ........................................................................................... 42 2.5.1. 建一个 TwinCAT 项目 ................................................................................... 42 2.5.2. 建一个 PLC 项目 ........................................................................................... 45 PLC 变量映射和激活配置 ............................................................................. 51 2.5.3. 2.5.4. 设置开机自启动 ............................................................................................. 54 上传、下载和比较 ................................................................................................. 56 PLC 程序的上传下载和比较 ......................................................................... 56 TwinCAT 项目的下载上传和比较 ................................................................ 57 3. TwinCAT 3 开发环境的深入介绍 ......................................................................................... 59 变量声明 ................................................................................................................. 59 3.1.1. 变量声明的基本语法 ..................................................................................... 60 2.6.1. 2.6.2. 2.6. 3.1. 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
TwinCAT3.1 学习笔记 _V1.07_20170315.docx(更新中) Page 8 of 212 3.2. 3.3. 3.4. 3.1.2. 新增变量类型 UNION 和 WSTRING ........................................................... 60 PLC 变量地址、ADS 地址和地址对齐 ........................................................ 62 3.1.3. 3.1.4. 变量声明中的赋初值 ..................................................................................... 65 3.1.5. 自动分配 IO 地址和 tpy 文件 ........................................................................ 66 3.1.6. 变量声明时的缩写输入法 ............................................................................. 67 3.1.7. 变量的属性 ..................................................................................................... 67 PLC 之外的全局数据类型 ............................................................................. 69 3.1.8. PLC 变量的刷新周期..................................................................................... 69 3.1.9. 编程语言和新增功能 ............................................................................................. 71 ST 中增加了 Continue 和 Jump 语句。 ........................................................ 71 3.2.1. 3.2.2. 指令:BitAdr(),用于定位到 Bit。 ................................................................ 71 UML ChartSate 编程 ................................................................................... 72 3.2.3. 3.2.4. 指针和枚举的新增功能 ................................................................................. 72 3.2.5. 支持变量作为 Bit 值访问 .............................................................................. 73 3.2.6. 通过程序注释实现特殊功能 ......................................................................... 73 诊断和调试功能 ..................................................................................................... 73 3.3.1. 兼容 TC2 System Manager 中的 Watch window ........................................... 73 3.3.2. 兼容 TC2 的 Watch List ................................................................................. 75 3.3.3. 其它功能提示: ............................................................................................. 76 任务和程序 ............................................................................................................. 76 PLC 程序下的多个 Task ................................................................................ 76 3.4.1. 3.4.2. 为 Task 指定 CPU、优先级、周期等等。 ................................................... 80 3.4.3. 关于 Task 的其它提示 ................................................................................... 82 隐含的变量和函数 ................................................................................................. 83 3.5.1. TwinCAT_SystemInfoVarList ......................................................................... 83 3.5.2. 除零溢出及指针校验 ..................................................................................... 84 3.5.3. 隐含的函数 ..................................................................................................... 85 编程环境的设置 ..................................................................................................... 86 TwinCAT 快捷键 ........................................................................................... 86 3.6.1. 3.6.2. Smart Coding .................................................................................................. 87 3.6.3. 项目默认路径设置 ......................................................................................... 87 3.6.4. 编程环境的其它设置 ..................................................................................... 88 兼容 TC2 的功能 .................................................................................................... 89 3.7.1. 多语言混合编程(Action) .......................................................................... 89 3.7.2. 可供使用的操作符、函数和功能块 ............................................................. 91 3.7.3. 数组和指针 ..................................................................................................... 94 Funtion 的安装和使用 ................................................................................... 95 3.7.4. 3.7.5. 添加 EtherCAT 第三方从站设备 .................................................................. 96 禁止 TwinCAT 的开机自启动 ............................................................................... 96 3.8. Bit 变量合并成 Word 的用法 ................................................................................ 97 3.9. Reference 用于双向操作变量 .............................................................................. 100 3.10. 3.11. 其它提示 ............................................................................................................... 101 3.11.1. 弹出窗和提示。 ........................................................................................... 101 3.7. 3.5. 3.6. 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:BCGZ Lizzy Chen 《TwinCAT 3.1 学习笔记》 2017-4-19
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