TC3培训教材V2.1.pdf

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：23.43M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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一、 TwinCAT3安装

1. TwinCAT3软件概述及安装

二、 TwinCAT3的授权激活

1. 试用版授权激活

2. IPC/EPC中的完整版授权激活

3. Dongle的使用与授权的激活

4. 申请授权报错汇总

三、 TwinCAT3扫描IO变量连接

1. 连接目标控制器

2. 扫描IO以及变量连接

四、 TwinCAT3编程语言的IEC61131-3标准

1. IEC61131-3的发展和优势

2. IEC61131-3的内容

五、 TwinCAT3 PLC简单程序编写与调试

1. PLC简单程序编写

2. PLC程序调试

六、 TwinCAT3 PLC HMI可视化编程

1. 可视化项目简介

2 TwinCAT3 PLC HMI在XP和WIN7系统中的全屏显示方法

3 在CE操作系统上的全屏显示方法

4 TwinCAT3 HMI 用户管理

5 TwinCAT3 HMI-Web使用方法

七、运动控制介绍

1. TwinCAT NC PTP系统介绍

2. TwinCAT NC PTP硬件配置

3. PLC Control 编程控制电机

4. 电子凸轮表功能

八、 TwinCAT-3 Scope View的使用

1. TwinCAT 3-scope view的加载和简单使用

2. TwinCAT 3-Scope View的reporting功能

3. TwinCAT 3-scope view的 cursors功能

4. TwinCAT 3-scope view的 trigger功能

5. TwinCAT 3-Scope View的 Saving and Exporting data

九、 TwinCAT3库管理

1. TwinCAT3中的库管理

2. TwinCAT3中新建和安装自己创建的库

十、 TwinCAT3源代码管理

1. TwinCAT3源代码管理

2. TwinCAT3源代码保存

3. TwinCAT3多版本切换

十一、 TwinCAT2项目到TwinCAT3转换

1. 库文件转换

2. 项目转换

3. 单独转换程序文件

十二、 TwinCAT3-OOP编程

1. 新增的数据类型和功能

2. OOP关键词的介绍与用法

3. OOP小应用——信号发生器

十三、 TwinCAT3的C++使用篇

1. 软件安装

2. TwinCAT3在64位操作系统中数字证书的安装

3. C++程序和硬件做链接

4. C++程序调试操作

5. C++程序和PLC程序做链接

6. C++模型调用简介

十四、 TwinCAT3中Matlab-simulink使用

1. Matlab-simulink安装篇

2. TE1400使用篇

3. TE1410使用篇

十五、 TwinSAFE安全模块使用

1. 实验设备介绍

2. 软件设置

3. 软件调试

4. 实验现象

5. 常见问题解答

十六、 OPC UA 使用

1. Function的安装

2. PLC runtime如何作为OPC UA server

3. 对于IO task中变量进行OPC UA通信

4. 如何在C++中变量进行OPC UA通信

十七、 EtherCAT性能介绍及诊断

1. EtherCAT性能介绍及诊断

2. EtherCAT驱动安装步骤

十八、常见问题解答

1. 常见错误解答

2. 常见注意事项

TwinCAT 3 入门教程 Version 2.1 毕孚自动化设备贸易（上海）有限公司 2016 年 11 月

前言 TwinCAT3 是基于 PC 的控制软件并且它开启了一个新的时代，是倍福公司历史上又一个里程碑。特别是在高效的工程领域中 TwinCAT3 将模块化思想以及其灵活的软件架构，融入到整个平台。几乎每一种控制应用程序都能在 TwinCAT3 中实现。从印刷设备、木工设备、塑料机械或门窗设备、风力发电机和实验台，亦或是楼宇，诸如剧院，以及运动场，一切都可以通过 TwinCAT3 实现自动化。用户可以选择不同的编程语言来实现这些应用。除了经典的 PLC 编程语言的 IEC 61131-3，用户现在也可以用高级语言 C 或 C++，以及 MATLAB®/ Simulink®。整合了运动功能从而简化了工程项目，以及全新的安全应用编辑更加人性化。这些以及更多的特性都证明了为什么 TwinCAT3 也名为扩展的自动化。本书针对任何想要学习倍福 TwinCAT3 软件如何实现基于 PC 控制编程的读者，阅读本书需要预先具备 IEC61131-3，C/C++或 MATLAB®/ Simulink®中至少一种编程语言的知识。本书内容的架构安排如下：第一章介绍 TwinCAT3 软件架构，如何选择合适的 Visual Studio，以及如何安装帮助系统。第二章介绍了 TwinCAT3 试用版授权以及完整版授权激活方式，同时介绍了两种全新硬件授权设备的介绍和使用。第三章介绍了 TwinCAT3 中如何扫描硬件，以及虚拟层和物理层直接的连接如何实现。第四章围绕 IEC61131-3 的概念展开了说明，讲述了 IEC61131-3 标准的核心概念，语法以及 IEC61131-3 新标准扩充的部分。第五章介绍如何创建一个 TwinCAT3 项目，并且选择 ST（结构文本）语言进行简单编程，调用功能块，在线检测与调试的过程。第六章介绍如何选择 PLC 中自带的 HMI 功能编辑一个完整的界面，并且实现全屏显示，用户管理，网页浏览等功能。第七章讨论如何在 TwinCAT3 配置运动控制功能，并且实现硬件配置、简单调试、故障排除，同时结合 PLC 中的功能块实现各种控制功能。第八章全面介绍 TwinCAT3 中 Measurement 功能的使用，包括如何创建一个有效的示波器，如何进行 YT 和 XY 的曲线、Bar 柱状图查看，以及 reporting， cursors，trigger 和 saving data 等功能。第九、十章讲述了 TwinCAT3 库管理和源代码管理，可以学习在 TwinCAT3 平台如何实现库的创建和管理，以及源代码上载和下载，自启动项创建的过程，针对多版本切换也有详细介绍。第十一章主要针对于原本一些 TwinCAT2 的客户，希望实现代码移植转换到 TwinCAT3 中，那可以通过本章节学习到转换的步骤，以及一些注意点。第十二章主要介绍了 IEC61131-3 新标准中扩展的 OOP（面向对象）功能的学习，了解到许多新概念：方法，属性，扩展，接口等等，以及如何通过新的关键 1

词来实现这些概念，从中可以感受到 OOP 编程带来的便利。第十三章围绕 TwinCAT3 中支持 C++编程进行展开，从软件安装的注意点，简单的 C++项目创建、编写、调试，以及利用 C++语言封装成模块进行调用的方式等一一展开进行详细介绍。第十四章介绍 TwinCAT3 与 MATLAB®/ Simulink®如何实现交互，首先介绍了安装注意事项，其次就围绕 TE1400 和 TE1410 这 2 个交互工具开展学习，介绍了如何利用 MATLAB®/ Simulink®这一款强大的数学建模工具，直接服务于 TwinCAT3 平台，使得 TwinCAT3 应用领域又得到了很大的提升。第十五章讲述了工业安全是如何在 TwinCAT3 中完美呈现的，主要是对于如何进行安全功能的搭建，安全逻辑的编写进行详细介绍。第十六章介绍了当今流行的 OPC UA 标准在 TwinCAT3 中的应用，分别介绍 PLC 中的变量，IO task 中的变量以及 C++中的变量作为 OPC UA server 的案例，以及如何在 TwinCAT3 配置 client 的方法，通过几个案例学习不同 IPC 之间利用 OPC UA 如何进行通信。第十七章介绍了高速实时以太网——EtherCAT，对 EtherCAT 基础性能和网络错误信息诊断进行了介绍，同时也讲解了如何在工控机上手动安装 EtherCAT 驱动的步骤。第十八章罗列了在使用 TwinCAT3 时遇到的常见错误和解决方法，以及一些注意事项的总结。本书所有的内容都会不间断更新，如果想获取更新的教材可以通过访问 FTP 获取到，当然本书所有配套的案例程序也会在此 FTP 中供所有读者免费获取。 FTP 地址：ftp://ftp.beckhoff.com.cn/TwinCAT3/ 欢迎对本书的结构、内容提出意见和建议，请发邮件至： y.yang@beckhoff.com.cn 最后感谢李诗语对第四章部分内容的编写，张立文对第七章的编写，华翀对第八章的编写，江星睿对第十二章内容的编写，梁霄对第十五章的编写，以及周耀纲对全书内容的审核。杨煜敏 2015 年 12 月 1 日 2

目录一、 TwinCAT3 安装........................................................................................................... 6 1. TwinCAT3 软件概述及安装 ....................................................................................... 6 二、 TwinCAT3 的授权激活 ............................................................................................. 10 1. 试用版授权激活 ...................................................................................................... 10 2. 3. IPC/EPC 中的完整版授权激活 ................................................................................ 12 Dongle 的使用与授权的激活 ................................................................................. 16 4. 申请授权报错汇总 .................................................................................................. 21 三、 TwinCAT3 扫描 IO 变量连接 ................................................................................... 23 1. 连接目标控制器 ...................................................................................................... 23 2. 扫描 IO 以及变量连接 ............................................................................................ 27 四、 TwinCAT3 编程语言的 IEC61131-3 标准 ................................................................ 37 1. 2. IEC61131-3 的发展和优势 ...................................................................................... 37 IEC61131-3 的内容 .................................................................................................. 37 五、 TwinCAT3 PLC 简单程序编写与调试 ...................................................................... 47 1. 2. PLC 简单程序编写 ................................................................................................... 47 PLC 程序调试 ........................................................................................................... 54 六、 TwinCAT3 PLC HMI 可视化编程 .............................................................................. 58 1. 可视化项目简介 ...................................................................................................... 58 2 3 4 5 TwinCAT3 PLC HMI 在 XP 和 WIN7 系统中的全屏显示方法 ................................. 76 在 CE 操作系统上的全屏显示方法 ........................................................................ 79 TwinCAT3 HMI 用户管理 ........................................................................................ 86 TwinCAT3 HMI-Web 使用方法 ................................................................................ 91 七、运动控制介绍 .......................................................................................................... 97 1. 2. 3. TwinCAT NC PTP 系统介绍 ...................................................................................... 97 TwinCAT NC PTP 硬件配置 ...................................................................................... 99 PLC Control 编程控制电机 ................................................................................... 111 4. 电子凸轮表功能 .................................................................................................... 128 八、 TwinCAT-3 Scope View 的使用 .............................................................................. 139 1. 2. TwinCAT 3-scope view 的加载和简单使用 ........................................................... 139 TwinCAT 3-Scope View 的 reporting 功能 ............................................................. 164 3

3. 4. 5. TwinCAT 3-scope view 的 cursors 功能 ................................................................ 169 TwinCAT 3-scope view 的 trigger 功能 ................................................................. 171 TwinCAT 3-Scope View 的 Saving and Exporting data .......................................... 180 九、 TwinCAT3 库管理 ................................................................................................... 184 1. 2. TwinCAT3 中的库管理 ........................................................................................... 184 TwinCAT3 中新建和安装自己创建的库 ............................................................... 188 十、 TwinCAT3 源代码管理 ........................................................................................... 193 1. 2. 3. TwinCAT3 源代码管理 ........................................................................................... 193 TwinCAT3 源代码保存 ........................................................................................... 195 TwinCAT3 多版本切换 ........................................................................................... 203 十一、 TwinCAT2 项目到 TwinCAT3 转换 ..................................................................... 206 1. 库文件转换 ............................................................................................................ 206 2. 项目转换 ................................................................................................................ 209 3. 单独转换程序文件 ................................................................................................ 214 十二、 TwinCAT3-OOP 编程 .......................................................................................... 216 1. 新增的数据类型和功能 ........................................................................................ 216 2. 3. OOP 关键词的介绍与用法 ................................................................................... 233 OOP 小应用——信号发生器 ................................................................................ 249 十三、 TwinCAT3 的 C++使用篇 .................................................................................... 264 1. 软件安装 ................................................................................................................ 264 2. 3. 4. 5. 6. TwinCAT3 在 64 位操作系统中数字证书的安装 ................................................. 267 C++程序和硬件做链接 .......................................................................................... 270 C++程序调试操作 .................................................................................................. 278 C++程序和 PLC 程序做链接 .................................................................................. 281 C++模型调用简介 .................................................................................................. 284 十四、 TwinCAT3 中 Matlab-simulink 使用 .................................................................. 297 1. 2. 3. Matlab-simulink 安装篇 ........................................................................................ 297 TE1400 使用篇 ....................................................................................................... 300 TE1410 使用篇 ....................................................................................................... 314 十五、 TwinSAFE 安全模块使用 ................................................................................... 321 1. 实验设备介绍 ........................................................................................................ 321 2. 软件设置 ................................................................................................................ 321 4

3. 软件调试 ................................................................................................................ 339 4. 实验现象 ................................................................................................................ 340 5. 常见问题解答 ........................................................................................................ 341 十六、 OPC UA 使用 ..................................................................................................... 343 1. 2. Function 的安装 ..................................................................................................... 343 PLC runtime 如何作为 OPC UA server .................................................................. 344 3. 对于 IO task 中变量进行 OPC UA 通信 ................................................................ 350 4. 如何在 C++中变量进行 OPC UA 通信 .................................................................. 352 十七、 EtherCAT 性能介绍及诊断 ................................................................................ 355 1. 2. EtherCAT 性能介绍及诊断 .................................................................................... 355 EtherCAT 驱动安装步骤 ........................................................................................ 365 十八、常见问题解答 .................................................................................................... 373 1. 常见错误解答 ........................................................................................................ 373 2. 常见注意事项 ........................................................................................................ 381 5

一、 TwinCAT3 安装 1. TwinCAT3 软件概述及安装 TwinCAT3 Full 版本分 XAR 和 XAE 两部分。 XAE：eXtended Automation Engineering。 XAR：eXtended Automation Runtime。 XAE 是基于 Visual Studio 作为开发环境，进行多种语言的编程和硬件组态。 XAR 是实时运行环境，对 TwinCAT 模块加载、执行、管理、实时运行与调用。此例程是基于 WIN7 系统进行 TwinCAT3 的安装。4020 版本的 TwinCAT3 自带 VS2013 Shell。TwinCAT3 4020 版本可以支持 VS2015 并且支持 WIN10 系统，需要注意的是 VS 必须是英文版才可以。这里我们就介绍如何安装 TwinCAT3 4020 Full 版本和 infosys。 1.1 TwinCAT3 Full 版安装步骤（本例以 WES7 32 位系统为例）。（1）首先安装 TwinCAT3 Full 版本，安装包可以从 beckhoff 官方网站进行下载。登录以下链接： http://www.beckhoff.com/ 登录之后在 Download/Software/TwinCAT3/TE1xxx|Engineering 目录下找到 TwinCAT 3.1 – eXtended Automation Engineering(XAE)文件夹中的安装包： TC3.1-Full-Setup.3.1.4020.0 （2）双击打开 TwinCAT3 Full 文件安装包进行安装。（3）这里可以选 complete 即可。 6

（4）点击 Install 进行安装，安装好后选择 Yes 重启。（5）最后安装帮助文档，点击：（6）到了这一步我们可以直接选 complete 并且下一步（7）也可以选择 custom，这样你就可以只选择你所需要的帮助文档的语言，并 7

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