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pcc-twincat-mc3-stage

2024年4月8日

采用面向未来的模块化架构,支持多核技术和多任务并行处理

TwinCAT MC3:新一代运动控制软件产品

TwinCAT MC3 是新一代运动控制软件产品,全面支持多核技术和多任务并行处理。它采用模块化架构,能够无缝集成由成熟的 TwinCAT NC2 解决方案实施的轴,同时也便于在未来直接集成各种运动控制功能。

倍福于 1996 年首次推出 TwinCAT 自动化软件,而运动控制一直是该软件平台的重要组成部分。TwinCAT NC2 解决方案的长期持续的成功证明了其背后深思熟虑且实用的设计理念。通过将实轴抽象为若干轴对象,用户可以独立于硬件实现轴的编程与仿真。此外,用户还可以使用各种运动控制的功能,从基本的单轴运动、复杂的多轴耦合联动以及后续的轨迹规划等,以满足不同的应用需求。

Beckhoff Automation 运动控制和机器人 TwinCAT 产品经理 Marlene Arntz
Beckhoff Automation 运动控制和机器人 TwinCAT 产品经理 Marlene Arntz

完整的系统集成解决方案和先进的架构

TwinCAT MC3 继承了上一代运动控制解决方案的主要功能,从而能够无缝集成 TwinCAT 系统,便于实现实轴的抽象化。TwinCAT MC3 采用的全新模块化结构为运动控制的应用带来了许多新优势,包括全面支持多核技术和多任务并行处理,实现跨处理器核的同步运动,并且对轴的数量也不再限制。

TwinCAT MC3 与 TwinCAT 系统的无缝集成意味着运动控制解决方案不仅可以在一个系统中与其它 TwinCAT 功能并行操作,而且还可以与其它 TwinCAT 功能进行交互。其亮点如下:

  • TwinCAT MC3 可以与上一代的 NC2 运动控制解决方案并行工作,MC3 的轴还可以和原有的 NC2 轴进行耦合。因此,无需对 NC2 的现有硬件组态做调整,即可使用 TwinCAT MC3 开发新的功能。
  • TwinCAT Drive Manager 支持调试倍福驱动解决方案,与 NC2 的典型功能一样,它还可以自动生成 MC3 配置和具有标准参数的 MC3 轴。
  • TwinCAT Scope 是一款强大的诊断工具,可用于记录轴的运动轨迹和动态特性,然后使用各类工具箱进行手动分析。

支持多核技术和多任务并行处理,性能提升显著

TwinCAT MC3 全面支持多核技术和多任务并行处理,可以充分利用控制器 CPU 内核的性能。因此,可带动的轴数量和应用的复杂程度与所选的 TwinCAT 平台等级相匹配:

  • 在这种情况下,支持多核技术意味着 TwinCAT MC3 可以根据需要分配多个 CPU 内核,实现所有内核的运动同步。
  • 支持多任务并行处理意味着可以在单个 CPU 内核上运行具有不同周期时间的轴,精确匹配各个轴的速度和任务。由于其它轴不需要与刷新速度最快的轴相同,因此能够充分利用 CPU 内核的性能。通过这种方式,具有 Delta 拾放机器人的传送带轴可以以 1 ms 的周期时间运行,以确保快速拾取工件,而传送带宽度调节轴可以在同一 CPU 内核上以 4 ms 的周期时间运行。
通过将轴抽象为轴对象,TwinCAT MC3 不受所使用的运动控制硬件的限制。
通过将轴抽象为轴对象,TwinCAT MC3 不受所使用的运动控制硬件的限制。

硬件独立性优势

TwinCAT MC3 与上一代运动控制解决方案一样,将轴抽象为若干轴对象,将硬件组态与软件编程分离。这样就可以带来硬件独立性的优势,具体体现在以下功能中:

  • 可以实现轴的仿真,在同一个项目中还可以实现实轴和虚轴的联合测试。在配置时,只需通过单击就可以在实轴和虚轴之间进行切换,无论是单一轴还是一组轴都可以。这使得可以在没有与硬件连接的情况下对轴进行编程,并缩短了实机调试时间。
  • TwinCAT 是一个开放式控制平台,支持 EtherCAT 高性能通信系统以及其它所有常见的现场总线系统。
  • 诸如伺服电机、步进电机、直流电机等各种驱动系统以及 XTS 磁驱柔性输送系统,都可以抽象为轴对象,从而进行统一编程。编程得到了 TwinCAT Tc3_Mc3 库的支持,其包含了 NC2 中用户所熟悉的符合 PLCopen 标准的功能块,为编程提供了便利。
  • 有了 TwinCAT MC3,现在也可以支持并完全集成液压轴。通过电驱轴使用的符合 PLCopen 标准的相同功能块进行通用程序设计。此外,还有一个包含扩展功能块的功能块库,它主要用于特殊的流体传动功能。

模块化结构和高性能

TwinCAT MC3 采用了模块化架构,为未来提供了可靠的基础。它在这种新架构的基础上,又新增了支持多核技术和多任务并行处理等功能。这种架构还将有助于简化新功能的实施,如定制配置文件生成器、驱动程序或滤波器,以满足客户的个性化需求。TwinCAT MC3 还集成了 NC2 中用户所熟悉的成熟功能。新一代运动控制解决方案的第一个版本将以点对点(PTP)运动和耦合功能为起点,覆盖简单的线性轴耦合到运动中的非线性耦合,应用范围广泛。