2017. Стратегия развития

Ключевая фишка Бекхоффа — это использование обычного ПК в качестве промышленного контроллера. Плюс собственное производство, тестирование, то есть полный конвейер. Давайте для разогрева посмотрим, как они двигались по этому пути.

• 1982. P1000 — одноплатный контроллер управления движением.
• 1986. PC Control — первый основанный на ПК контроллер ЧПУ станка.
• 1988. S1000 — программный ПЛК/NC персональный компьютер (операционная система DOS).
• 1989. Lightbus — высокоскоростная шина на оптоволокне.
• 1990. All-in-one — персональный ПК типа "всё-в-одном" на материнской плате.
• 1995. Bus Terminal — модульная архитектура шины на основе модулей расширения — терминалов.
• 1996. TwinCAT — программный комплекс под Windows с функцией ПЛК и управлением движением.
• 1998. IPC Control Panel — панельные компьютеры с графическим дисплеем для удаленной установки и установки по месту.
• 1999. Fieldbus Box — защищенные IP 67 модули ввода/вывода.
• 2002. CX1000 — модульные встраиваемые ПК для монтажа на дин-рейку.
• 2003. EtherCAT — промышленная шина реального времени на базе Ethernet.
• 2005. TwinSAFE — компактные решения для промышленной безопасности труда.
• 2005. AX5000 — сервоусилители на базе EtherCAT.
• 2007. Industrial Motherboards — собственное производство в Германии.
• 2008. XFC — сверхскоростная технология обработки ввода/вывода (eXtreme Fast Control).
• 2009. HD Bus Terminals — компактные многоканальные терминалы ввода/вывода (16-каналов, ширина 12 мм).
• 2010. TwinCAT 3 — продвинутая технология автоматизации.
• 2011. AM8000 — синхронные сервомоторы с однокабельной технологией (One Cable Technology).
• 2012. Multi-touch — второе поколение панелей управления и панельных ПК с поддержкой сенсорного мультитач дисплея.
• 2012. XTS — продвинутая технология транспортировки (eXtended Transport System).
• 2014. Multicore — многоядерные системы управления и промышленные серверы для ускорения промышленных вычислительных возможностей.
• 2014. AX8000 — много-осевые сервоусилители.
• 2014. EtherCAT Plug-in Modules — подключаемые модули или терминалы шины для монтажа на печатные платы.
• 2015. EtherCAT P — однокабельная технология для автоматизации в целом.
• 2015. TwinCAT HMI — независимые от платформы пользовательские интерфейсы на основе веб-браузера и HTML5.
• 2016. EtherCAT ELM — измерительные модули интегрируемые в систему высокоточных измерительных технологий.

2017.

Теперь ближе к нашим дням, а точнее к тому, что будет завтра.

Изображение: Beckhoff Automation

В этом году на выставке Hannover Messe '2017 Бекхофф в первую очередь пропагандировал:

• Мультитач графические панели с новым красивым дизайном.
• Многоядерные контроллеры на дин-рейку, такие как CX2072 (до 12 ядер).
• "Микрокирпичи" C6015, сертифицированные Microsoft для Microsoft Azure.
• XTS — продвинутая технология транспортировки (eXtended Transport System).
• Анализ облачных данных в TwinCAT Analytics.
• IoT, Индустрия 4.0, облачные технологии и другие современные трендовые слова.

Буквально на днях объявили о грядущем вебинаре на тему новой сборки TwinCAT 3.1.4022. Вероятно там будет рассказано что-то еще.

TwinCAT 3.1...

Версии TwinCAT с нечетным номером 4017–4019 — разрабатываются исключительно для внутреннего тестирования в организации. Для интеграторов и независимых разработчиков — только четные. Поэтому ближайшая будет — 4022, но без нововведений. Устранят ошибки и обновят лицензионные политики.

TwinCAT 2 все еще будет обновляться, но без новинок, только устранение багов.

Начиная с TwinCAT 3.1.4022 прекращается поддержка Windows XP и WES2009. Тем более, что Windows 10 Redstone уже полноценно поддерживается начиная с 4020.x, а с середины 2017 года появится поддержка Redstone 2.

Улучшится поддержка лицензионных USB-ключей, теперь одновременно можно будет использовать несколько TC3 USB-ключей в одной системе. TwinCAT будет распознавать их автоматически, больше не потребуется переконфигурировать систему при каждом изменении лицензионной политики.

Также можно будет условно понижать уровень лицензии: на платформах с более низким уровнем производительности (TC3 performance class) можно использовать лицензии от платформ с более высоким уровнем производительности.

ADS через MQTT

Новый способ отправки пакетов ADS — теперь через MQTT (ADS-over-MQTT). Преимущества:

• Использует только исходящие подключения.
• Не требует настройки фаервола, либо использует настройки по умолчанию, что упрощает работу для системных администраторов (или, как обычно, вообще без них).
• Хорошо чувствует себя находясь за NAT.
• Можно использовать в недоверенных сетях.
• При участии шифрованных каналов TLS-PSK.
• Нет жестко заданного подключения сокет-сокет.
• Реализован как надстройка для Mosquitto Broker.

В итоге мы получаем полноценную виртуальную AMS-сеть (Virtual AMS Networks), которая умеет делать ADS-роутинг, а это дает такие стандартные возможности, как поиск TwinCAT устройств (в том числе и широковещательный) или обычная передача данных через ADS. Если взять текущие и более старые приложения, использующие протокол ADS, то они ничего не заметят, для них все будет выглядеть по старому. Процесс трансляции данных берет на себя ADS-роутер и скрывает от приложений. Так что данные теперь могут спокойно транслироваться через MQTT, что в новых приложениях, что в старых.

Независимые ПЛК программы

Появится новый вид TwinCAT проектов — независимый ПЛК проект (Standalone PLC). Проекты такого типа создаются и программируется независимо от конфигурации, то есть они могут существовать как отдельный проект в солюшене XAE. Впоследствии можно создавать множество экземпляров данного проекта, просто прикрепляя независимый проект к конфигурации через файл TMC, по аналогии с файлами TPY в TwinCAT 2.

Symbolic Mapping

Можно будет линковать не только пары адрес ↔ адрес, но и имя_переменной ↔ имя_переменной. Имя переменной — это в терминологии TwinCAT "символ" (symbol), что чуть шире, но не принципиально.

Распределенные типы данных

В оригинале — Shared Datatypes. Можно импортировать и экспортировать типы данных туда-сюда между ST и C++, ST и ST, а можно отправить по почте в виде TMC-файла или выложить в TFS (Team Foundation System), или воспользоваться любым другим способом передачи файлов.

TMC-файлы становятся все интереснее, так как все меньше ограничивают нас языком программирования.

Power Monitoring

Новая ПЛК библиотека для анализа сырых данных мониторинга электричества с модулей EL3773 и EL3783:

• RMS, Peak, среднее значение для тока, напряжения, мощности.
• Анализ гармоник и частот.
• 1-фазные и 3-фазные.

Будет доступна в конце 2017 года

Библиотека и дизайнер фильтров

Новая библиотека для разработки фильтров будет интегрироваться в TwinCAT Measurement Project и позволит практически рисовать собственные цифровые фильтры. Предназначается в первую очередь для совместной работы с модулями ELM и TC3 Filter Library.

Кстати, Filter Library будет полностью ООП. Все функциональные блоки будут использовать ряд методов, такие как, например: Call, Configure, Reset (вызвать, настроить, сбросить). Функциональные блоки смогут принимать параметры и коэффициенты, предварительно нарисованные в Filter Designer. Очень похоже на принцип работы с кулачковыми механизмами и таблицами движения NC (Tables, Motion Diagram). Кроме них будут и просто готовые к использование функции со встроенными фильтрами.

Этих библиотек уже не будет в TwinCAT 2!

Многоклеточные

С середины 2017-го выйдут в серию многоядерные монстры на дин-рейку:

• 4 ядра — CX2042, процессор Xeon D-1529 @1.3 ГГц, кэш 6Mb LL-Cache, оперативная память 8Гб.
• 8 ядер — CX2062, процессор Xeon D-1539 @1.6 ГГц, кэш 12Мб, память 16Гб.
• 12 ядер — CX2072, процессор Xeon D-1559 @1.5 ГГц, кэш 18Мб, память 32Гб.

В каждом будет выделенная графическая подсистема AMD с 2Гб памяти GDDR5. Оперативную память типа DDR4 можно варьировать от 8 до 32Гб. Из интерфейсов подарят: 4xUSB3, 2xEthernet Gbit LAN, 1xDVI-I, один интерфейс опционален, в том числе появится Display Port. Операционная система Windows 10 IoT Enterprise 2016 LTSB 64-разрядная. TwinCAT, конечно же, третий.

Монстры будут совместим с модулями серии CX2000. Ну, и вентилятор с контролем температуры, как в CX2040.

Новые интересные блоги

Стефан Хеннекен (Stefan Henneken) ведущий программист из Германия ведет кулинарный блог, посвященный рецептам на C# и ST в TwinCAT 3: ООП, паттерны, шаблоны программирования и другие современные вещи, но пока еще без функциональщины и других лямбда функций. Языки блога английский и немецкий. Гугл транслейт в помощь.

JoVAn — проектировщик из Португалии ведет блог Um PLC sem WatchDog (ПЛК без цензуры?) со сборной солянкой из руководств, туториалов и видео- уроков под разных производителей и сферы автоматизации.


Ранее в сериале:

• 2016. TwinCAT и все о нем
• 2015. С чего начать?

Вебинар. Технологии измерений на базе аналоговых модулей

24 января этого года, Мартин Подрушек (Martin Podrouschek) рассказал про аналоговые модули Бекхофф, а затем обещал в следующем вебинаре рассказать про то, как их конфигурировать и наблюдать на цифровом осциллографе в их естественной среде обитания.

Когда-то давно была подборка физических интерфейсов и модулей расширения, а сейчас мы узнаем некие подробности об аналоговых модулях (как входных, так и выходных). Также можно ознакомиться с флаером Extremely accurate, fast and robust: High-end measurement technology from Beckhoff, где есть более-менее подробное изложение вебинара (правда, на английском языке).

Программная часть

Программная часть, отвечающая за обработку и настройку аналоговых модулей, условно делится на несколько частей:

• Scope View|Server — цифровой осциллограф клиент/сервер, бесплатный в базовой поставке.
• Bode Plot — ЛАФЧХ, диаграммы Боде.
• Analytics — более комплексный анализ данных в совокупности и за большой промежуток времени, со сбором данных в "облаке" и т. п.
• Configuration — настройка модулей.
• Filter Designer — настройка цифровых фильтров Баттерворта, Чебышева, НЧ, ВЧ, и т. п. Можно настраивать параметры и рисовать кривые фильтров, затем загружать их в модули.

Ниже и ближе к железу, лежит слой обеспечения реального времени, про который мы должны помнить, что он работает с заданной цикличностью и ни микросекундой больше или меньше. Это важно помнить и знать, особенно, относительно измерительной аналоговой техники, где придется много раз делать преобразования из аналога в цифру и обратно.

Аналоговые величины существуют как бы в двух измерениях — это дискретизация по времени (TwinCAT обеспечивает синхронизацию между устройствами с точностью до ±100нс) и значение измеряемой величины. Важно помнить об этом, так как точность измерения определяется по двум координатам.

Еще ниже (но не всегда) есть дополнительные библиотеки-драйверы, которые обеспечивают работоспособность специализированных модулей. Например, библиотеки Energy Library для модулей измерения параметров электроэнергии (Energy Measurement) — модули серии EL3xxx, KL3xxx или библиотека CM library контроля состояния (Condition Monitoring) — IEPE акселерометры и другие датчики.

Пошаговый выбор модулей

Сейчас в каталоге доступно порядка 100 модулей. Чтобы не потеряться среди них, предлагается пошаговый подход к выбору.

После определения какой функционал требуется от модуля, можно выбрать тип защиты корпуса:

• IP20 — для установки в шкафах автоматизации. Серии BK, BC, EL, KL, EM, KM, ES, JS, IPC|CX|CP.
• IP67 — для установки под открытым небом, дождем и снегом. Серии: EP, EPP, EQ, ER, IP.

Дальше интересней, так как Beckhoff по сути не настаивает на обязательном использовании EtherCAT для подключения модулей, а предлагает на выбор различные полевые шины: Profibus, Profinet, Sercos II, много еще чего, ну и EtherCAT конечно же. Для всего этого зоопарка шин существуют соответствующие коплеры (coupler), объединяющие модули в удаленные или локальные группы.

Дальше необходимо определиться с аккуратностью или погрешностью измерения (±%) и пропускной способностью (100Гц..100кГц).

Также важным параметром являются тайминги и частота дискретизации:

• XFC — модули умеют делать оверсамплинг, что повышает точность, за счет интерполяции дополнительных отсчетов между тиками системы реального времени. Только для шины EtherCAT.
• DC — поддержка синхронизации распределенных часов.
• Timestamp — фиксируется ли отпечаток времени события (важно, так как измерение может произойти в произвольный момент длительности цикла).

Также, при необходимости, можно посмотреть на:

• фильтры входных сигналов;
• выбор в пользу многофункциональных модулей, умеющих измерять разные величины. В настройках можно выбрать, что именно модуль будет измерять: напряжение, ток, мощность, и т. п.;
• требуемые сертификаты на калибровку, допуски и другую технику безопасности и бюрократию.

Быстродействие и точность

Не стоит считать высокоточными — модули с высокой разрядностью оцифровки величины (hi resolution). 16 или 24 бит вовсе не означает, что эти модули точнее. Просто не имеет смысл проводить точные измерения, а затем терять эту точность из-за малой разрядности оцифровки. Выбирая модули, учитывайте обе величины — и разрядность, и погрешность измерения.

Во втором квартале 2017 года должна выйти новая серия модулей ELM в железном корпусе и для сверхточных измерений:

• 24 разряда;
• до 50 000 отсчетов в секунду;
• синхронизация с точностью до ±100нс;
• интегрированная диагностика подключений и работы функционала.

Серия модулей для шины K-bus пока еще существует — это модули KL3xxx. Следует учитывать, что из-за ограничений шины K-bus, эти модули не могут обеспечить высокое быстродействие.