Компания Beckhoff, штаб-квартира которой располагается в г. Верль (Германия), была основана в 1980 году. Основное направление ее деятельности – разработка инновационных продуктов и технологий для автоматизации, многие из которых сегодня являются отраслевыми стандартами (например, EtherCAT – технология промышленной автоматизации на базе сетей Industrial Ethernet), тогда как другие (такие как технология сверхбыстрого управления XFC) задают принципиально новые ориентиры в развитии технологий.

 

Изначально разработки компании были ориентированы на рынок промышленной автоматизации, что сегодня позволяет Beckhoff добиваться высочайших показателей надежности, быстродействия и управляемости и в других сферах – например, в автоматизированных системах управления зданием (АСУЗ).

По мере совершенствования фирменной концепции автоматизированного управления компания Beckhoff постоянно разрабатывает и внедряет новые технологии, которые ложатся в основу фирменной платформы. К таким основополагающим разработкам относятся: быстрая оптоволоконная шина Lightbus; шинные электронные модули ввода-вывода BusTerminal; программное обеспечение TwinCAT под Windows для программирования и управления (с 2010 года доступна усовершенствованная версия TwinCAT 3, или XAT – eXtended Automation Technology); Fieldbus Box – система ввода-вывода с классом защиты IP 67; EtherCAT– Ethernet-система, работающая в режиме реального времени; TwinSafe – компактное решение для противоаварийной защиты; XFC (eXtreme Fast Control) – технология сверхбыстрого управления.

Преимущества технологий Beckhoff

Одно из основных правил компании Beckhoff – ПК-совместимость создаваемых аппаратных и программных компонентов систем управления. Разные иерархические уровни АСУЗ, в том числе программируемые логические контроллеры (ПЛК), могут быть реализованы на базе компьютера с установленным на нем ПО TwinCAT – единой средой разработки, отладки и управления, снабженной специализированными библиотеками, в которых представлены все основные функции здания. Концепция компьютерного управления дает возможность обращаться к системам жизнеобеспечения и настраивать их параметры с помощью программных средств.

В то же время, модульный подход к созданию аппаратных компонентов позволяет легко наращивать и модифицировать существующую систему, в том числе за счет интеграции со сторонними шинами и протоколами.

Технологии компании Beckhoff позволяют построить АСУЗ или систему управления технологическим процессом:

  1. Работающую в режиме реального времени,
  2. Обеспечивающую высокую точность синхронизации отдельных процессов или команд,
  3. Легко расширяемую – как функционально, так и инфраструктурно,
  4. Совместимую с существующими протоколами автоматизации,
  5. С гибкой топологией,
  6. С надежной противоаварийной защитой.

Дополнительным преимуществом Beckhoff перед многими другими платформами автоматизации является то, что управляющее оборудование представлено устройствами универсального назначения. Таким образом, система «собирается» из ограниченного количества типов устройств, что значительно упрощает программирование, наладку, обслуживание АСУЗ. За счет этого сокращается число возможных ошибок, а соответственно, и число отказов системы.

Структура АСУЗ на платформе Beckhoff

Платформу автоматизации компании Beckhoff можно считать универсальной, поскольку модульная реализация аппаратной части системы, универсальность управляющих модулей, открытая архитектура, принципы управления на базе ПК и Ethernet и широкая совместимость со сторонними платформами делают технологии Beckhoff оптимально приспособленными к решению практически любых задач автоматизации – будь то управление зданием или технологическим процессом.

Компоненты АСУЗ, выпускаемые Beckhoff, позволяют построить децентрализованную систему управления с гибкой и отказоустойчивой кольцевой топологией. При этом системой можно управлять из центрального диспетчерского пункта.

Устройства исполнительного уровня управления – датчики, сенсоры, сервоприводы, модули управления электроприборами – объединяются и интегрируются в АСУЗ посредством модульной системы ввода-вывода и модулей-шлюзов для интеграции со сторонними шинами.

АСУЗ на платформе Beckhoff поддерживает интеграцию с протоколами и шинами PROFIBUS DP/FMS, Interbus, CANopen, DeviceNet, ControlNet, Modbus, Fipio, SERCOS, RS232, RS485, Ethernet TCP/IP, USB, AS-Interface, EIB, LON, DALI, e-drive, LIN, EnOcean.


Рис. 1 - Интеграция разнородных инженерных систем под управлением АСУЗ Beckhoff

Основные аппаратные компоненты системы: промышленные и модульные ПК, системы распределенного ввода-вывода, модули-шлюзы для интеграции шин и оборудования сторонних производителей.

Основные технологии

Beckhoff Bus Terminal

Bus Terminal – это серия стандартизированных модулей ввода-вывода, на базе которых можно построить открытую, легко модифицируемую систему управления с периферией, независимой от промышленной шины. Компактность и простота модулей Bus Terminal позволяет добиться значительной экономии места в коммутационных шкафах и снижения эксплуатационных и прочих затрат. Модули ввода-вывода прочно стыкуются друг с другом в произвольной последовательности.


Рис. 2 - Система BusTerminal

Головным модулем системы управления на базе Bus Terminal является контроллер промышленной шины. К нему можно подключить до 64 модулей ввода-вывода (а через модуль расширения – до 255), которые будут обрабатывать любые виды сигналов. Уровни входных и выходных сигналов легко настраиваются, что дает возможность полностью избавиться от механических блоков. Модули ввода-вывода прочно стыкуются друг с другом в произвольной последовательности.

Для подключения датчиков и исполнительных устройств используется 4-проводная технология, что делает модули Bus Terminal совместимыми со всеми распространенными устройствами и позволяет обойтись без дополнительных коммутационных модулей.

EtherCAT

Технология EtherCAT (Ethernetfor Control and Automation Technology – технология Ethernet для управления и автоматизации) в настоящее время является отраслевым стандартом управления. Эта технология, реализованная на Ethernet-совместимых компонентах вплоть до модулей ввода-вывода, позволяет построить высокопроизводительную – работающую в режиме реального времени – систему управления, которую технически невозможно реализовать на базе классических шинных систем.


Рис. 3 - Модули EtherCAT

Базируясь на Ethernet-технологии, система EtherCAT обладает высокой степенью совместимости с классическими Ethernet-устройствами. Мастер-контроллер EtherCAT может быть реализован на базе любого Ethernet-контроллера, а классические Ethernet-коммутаторы легко могут быть интегрированы в систему EtherCAT.

Основные преимущества технологии EtherCAT:

  • Гибкая топология и простая конфигурация с практически неограниченным количеством узлов (до 65535);
  • Совместимость с другими шинами;
  • Максимальная производительность: опрос 1000 устройств за 30 мкс;
  • Высокая точность синхронизации устройств (шаг временной дискретизации 10 нс).

  • Технология EtherCAT реализована в модулях ввода-вывода EtherCAT I/O (они являются аналогом классической системы ввода-вывода BusTerminal, но обеспечивают гораздо большую производительность), а также в модулях EtherCAT Box с корпусом класса защиты IP67.

Безопасность в сети EtherCAT обеспечивается протоколом Safety over EtherCat, который внедрила группа EtherCAT Technology Group. Для использования протокола необходимо приобрети лицензию.

XFC

Технология XFC (eXtreme Fast Control Technology – технология сверхбыстрого управления), которая базируется на оптимизированной архитектуре связи и управления, позволяет обеспечить сверхкороткое время цикла (не более 100 мкс), а также быстрые и высокодетерминированные отклики.

На технологии XFC базируются все компоненты платформы Beckhoff нового поколения. Модули ввода-вывода EtherCAT I/O способны с высокой точностью распознавать сигналы и команды управления; EtherCAT предоставляет высокоскоростную коммуникационную сеть; промышленные ПК и программируемые логические контроллеры на базе ПО TwinCAT обеспечивают высокую эффективность вычислительных операций.

TwinSAFE

Основная цель технологии TwinSAFE – обеспечить противоаварийную защиту систем ввода-вывода. TwinSAFE, реализуемая как на аппаратном, так и на программном уровне, полностью совместима с ПО TwinCAT, которое обеспечивает удобство конфигурирования параметров безопасности, а также с Bus Terminal. Эта технология встроена в терминалы EtherCAT, а также в сервоприводы AX5000.

Аппаратная часть технологии TwinSAFE представлена модулями ввода-вывода и контроллерами. К каждому защищенному ПЛК EL6900, имеющему 256 интегрированных функциональных блоков, которые могут программироваться и конфигурироваться в зависимости от текущей задачи, можно подключить до 128 защищенных шинных модулей.

Протокол TwinSAFE (FSoE – Fail Safe over EtherCAT) предусматривает передачу защищенных данных и пакетов данных автоматизации как по одним и тем же каналам, так и по отдельным сетям и шинным системам (например, PROFIBUS, CANopen и т.д.).


Copyright by Elite-Systems, 2011 г.