在软件方面，TwinCAT（The Windows Control and Automation Technology，基于Windows的控制和自动化技术）自动化软件是控制系统的核心部分。TwinCAT 软件系统可将任何一个基于PC 的系统转换为一个带多PLC、NC、CNC 和机器人实时操作系统的实时控制系统。TwinCAT 3 是TwinCAT 2 进一步发展的产物。

TwinCAT 3 为工程技术开辟了一条新的道路，并通过添加很多功能对实时内核进行扩展。工程环境完全集成在微软的Visual Studio框架中，除了系统配置、运动控制、I/O和IEC61131 PLC编程语言之外，还可以进行编程和调试。

使用这些编程语言能够创建可以在TwinCAT 3 实时内核中执行的模块。能够执行的模块数量几乎无限。TwinCAT 3中的任务数量也得到了显著提升。TwinCAT 3 实时内核环境使得模块能够装载到一个多核处理器的不同核上。

• 仅需一个软件即可实现编程和配置

• 集成于 Visual Studio®

• 自由选择编程语言

• 支持 IEC 61131-3 面向对象的扩展功能

• 使用 C/C 作为实时应用程序的编程语言

• 可链接至 Matlab®/Simulink®

• 开放的接口可以兼容现有工具和扩展新功能

• 自由的实时内核配置环境

• 动态支持多核和 64 位操作系统

• 可迁移 TwinCAT 2 项目到 TwinCAT 3

TwinCAT 3体系结构

• 支持所有主流现场总线

• 支持IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)

• 支持运动控制：包括PTP和CNC

• 支持TwinSAFE配置

• 支持科技自动化：机器人技术、测量技术、状态监测

TwinCAT 3软件工程

• 仅需一个工具—Microsoft Visual Studio(R)

• 集成：IEC61131—自动化领域全球标准

• 集成：C/C —IT领域全球标准

• 集成：TwinCAT系统管理器—国际知名配置工具

• 可链接至Matlab(R)/Simulink(R)科学计算领域全球标准

• 可使用其他工具扩展：编辑器，编译器

• TwinCAT 2 项目可迁移至TwinCAT 3

• TwinCAT3 模块：标准编程框架

• 将.NET编程语言用于非实时应用程序(例如HMI)

TwinCAT 3运行时间

• IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)对象在同一个实时内核中

• 集成TwinSAFE Runtime

• 扩展了实时功能：周期时间最短50 μs，低抖动

• 性能更强：支持多核CPU

• 面向未来：支持64位操作系统

TC1000|TC3 ADS：TwinCAT自动化设备规范（ADS）是独立于介质的协议，用于读写数据以及在TwinCAT内进行指令传输。ADS路由可提供用于通讯链。ADS客户端在网络中可通过ADS与TwinCAT控制器连接。

TC1100|TC3 I/O：使用TwinCAT I/O 可以在过程映像中通过不同的现场总线采集循环数据。循环任务驱动相应的现场总线。不同的现场总线能够在同一个CPU上用不同的周期时间运行。应用可以直接访问过程映像。现场总线和过程映像在TwinCAT工程环境中配置。

TC1200|TC3 PLC：TwinCAT PLC在一台CPU上采用IEC61131-3（第三版）国际标准实现一个或多个PLC。标准中所规定的所有编程语言都可用于编程。各种方便的调试选项是的故障查找和调试更加简单易行。可以随时在线修改程序，即在PLC正在运行时。所有变量都通过ADS用符号的方式提供，并可在合适的客户端中读写。

TC1300|TC3 C ：TwinCAT 3 C 实时内核环境能够执行用C 编写的实时模块。各种方便的调试选项使得故障查找和调试更加简单易行。在PLC正在运行时，可以随时在线修改程序。所有变量都通过ADS用符号的方式提供，并可在合适的客户端中读写。

目录

序

前言

第1章系统概述

11TwinCAT软件介绍

12TwinCAT控制器的原理

13TwinCAT 3的运行机制

14选型设计

141控制器

142系统扩展模块

143I/O系统

15安装和接线

第2章TwinCAT PLC编程入门

21在编程PC上安装TwinCAT开发环境

22初步认识开发环境

23获取和注册正版授权

231试用版授权的获得

232完整版授权的激活方式

233常见问题

24添加路由（Add ADS Router）

241网线连接

242设置控制器的IP地址

243配置NetID

244添加ADS路由

245手动添加ADS路由（可选）

246常见问题

25开发第一个PLC项目

26设置开机自启动

27下载、上传和比较

271PLC程序的下载、上传和比较

272TwinCAT项目的下载、上传和比较

28附加资料

281常见问题

282TwinCAT 2 PLC编程入门

第3章TwinCAT 3开发环境的深入介绍

31基础知识

311英文帮助系统中的基础知识

312中文帮助的资料

32变量声明

321变量声明的基本语法

322变量类型

323变量地址

324变量声明中的赋初值

325自动分配I/O地址

326变量的属性

327PLC之外的全局数据类型

328PLC变量的刷新周期

33编程语言和新增功能

331ST中增加了Continue和Jump语句

332TwinCAT 3新增的指令

333UML编程

334指针和枚举的新增功能

335通过程序注释实现特殊功能

336隐藏内部变量

337引用全局变量是否需要命名空间

34诊断和调试功能

341兼容TC2的Watch window

342兼容TC2的Watch List

343常见问题

35任务和程序

351PLC程序下的多个Task

352关于Task的其他提示

36隐含的变量和函数

361TwinCAT_SystemInfoVarList

362除零溢出及指针校验

363隐含的函数

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添加EtherCAT 第三方从站设备

38附加资料

381常见问题

382TwinCAT 2开发环境深入介绍

第4章TwinCAT 3扩展功能

41库文件

411引用Beckhoff Automation GmbH的库

412自定义库文件以及升级TC2的Library

413引用第三方的库文件

414用Placeholder区分版本

415库文件版本升级

42Measurement和TC3 Scope View

421概述

422TC3 Scope View的安装

423基本操作

424Scope常用功能

425Scope Array Project

426光标测量Cursor

427把Scope View控件集成到高级语言

428常见问题

43程序归档

431概述

432TwinCAT项目的存储路径

433TwinCAT项目打包和解包

434PLC程序的打包和解包

435PLC程序组件的导出和导入

436I/O配置的导入和导出

437Measurement项目的存储路径

438归档文件的后缀名列表

44程序加密及OEM授权

441概述

442获取授权管理证书

443项目程序加密

444OEM项目授权

45开发环境的版本兼容

451开发PC为不同版本的控制器开发程序

452低版本的程序如何运行在高版本的控制器上

453关于版本升级的建议

46从TwinCAT 2到TwinCAT 3

461概述

462TC2转换TC3的解决方案

463常见问题

第5章控制器硬件、操作系统和UPS

51概述

52Windows CE操作系统

521英文帮助文档

522Web配置和诊断

523系统备份和还原

524远程桌面连接

525中文语言包的安装

526CE系统与编程PC的文件交换

527显示器分辨率设置及屏幕校准

53Windows Standard操作系统

531系统备份和还原

532远程桌面连接

533Standard系统中文语言包的安装

534操作系统写保护

535经共享文件夹与PC交换文件

536显示器分辨率设置及屏幕校准

54UPS硬件

541UPS及电池

542CX5xxx及CX8xxx上集成的1s UPS

55常见问题

第6章面向对象编程

61概述

611什么是面向对象编程

612关键名词：Method和Property

613关键名词：Function Block和Interface

614关键动词：Extend

615关键代词：This和Super

616面向对象编程的3个用法

62简单的示例

621建立一个带Method和Property的FB

622建立一个FB的扩展FB（Extend）

623建立一个Interface并实现（Implement）

63示例：NC轴控的FB

631用Interface和FB建立一个NC轴对象

632在前例基础上增加一些Method

633重构寻参的Method“M_Home”

64常见问题

第7章C 编程

71C 编程环境的安装

711安装C 编程环境的最新帮助

712安装示例：Windows 7 32位和VS2013

72实现C 项目模板

73TC3的C 编程常用操作

731编辑Class并添加自定义函数

732发布自己的代码

733C 模块的引用

734功能拓展

74常用功能的实现方法

741定义C/C 项目的数据区域

742发布和引用带Interface的C 模块

743C 程序的调试和诊断

75集成客户C/C 代码时的几点说明

751哪些代码可以集成

752集成C 代码步骤

753TC3中的C 支持的功能

754TC3中的C 不支持的功能

755TC3中的C 需要替换实现的功能

76常见问题

761VS2013中打开低版本例程

762使用C语言编程

第8章数据存储、配方和文件处理

81概述

811TwinCAT PLC保存数据的机制

812保存数据的类型和适用方法

82掉电保持数据

821用Persistent变量实现掉电保持

822用NOVRAM区实现变量的掉电保持

83数据存储到文件

831概述

832读写二进制文件

833读写CSV文件

834读写XML文件

84配方功能及文件操作综合例程

第9章经库文件扩展的功能和算法

91TwinCAT 3提供的所有库

911免费使用的库

912需要购买TF授权的库

913配合特殊硬件使用的库

92TcTempCtrllib温控库

93TcPlcControllerToolbox

931控制类

932滤波类

933PWM输出

934SetpointGeneration

94TcUtilitylib

941调用Windows的功能

942读取IP地址和修改注册表

943启动和停止应用程序

944内存操作

945调用TwinCAT的功能

946BCD码转换

第10章I/O系统、EtherCAT和K-Bus

101TwinCAT I/O系统综述

1011TwinCAT支持的I/O Device汇总

1012倍福控制器的I/O系统

1013用高级语言直接控制TwinCAT I/O

102EtherCAT与E-bus

103EtherCAT从站设备基本操作

1031概述

1032配置过程数据（Process Data）

1033读写EtherCAT从站的参数

1034EtherCAT从站设备描述文件XML

1035经由EoE进行从站设备调试

1036EtherCAT从站的版本兼容性和升级Firmware

104EtherCAT的诊断和状态控制

1041EtherCAT诊断

1042EtherCAT状态切换

105EtherCAT的网络配置和优化

1051EtherCAT主站配置和同步单元设置

1052星形拓扑和热连接

1053环形拓扑和网络冗余

106KL模块

1061KL模块的过程数据（Process Data）

1062KL模块的参数设置

1063KL模块的错误诊断和恢复

107常见问题

第11章TwinCAT控制系统之间的通信

111概述

112ADS通信协议

1121ADS协议简介

1122ADS设备的数据访问

1123从PLC程序实现ADS 通信

1124从高级语言实现ADS 通信

113EAP和Realtime EtherNet

1131概述

1132EAP及RT EtherNet通信的配置

114EtherCAT Slave

115EtherCAT桥接模块EL669x的使用

1151适用范围

1152数据交换的配置步骤

1153时钟同步的配置步骤

第12章Modbus、RS232/485及TCP/IP通信

121TwinCAT串口通信

1211配置通信接口

1212编写PLC代码或者引用Demo程序

1213调试Demo程序

1214常见问题

122TwinCAT Modbus RTU通信

1221作为Modbus RTU Slave与触摸屏通信

1222作为Modbus RTU Master与温控表通信

123TwinCAT TCP/IP通信

1231概述

1232TCP/IP通信的Demo程序

1233自己编写TCP/IP通信的程序

1234常见问题

124TwinCAT Modbus TCP 通信

1241概述

1242TC2 PLC作为Server的Demo

1243TC2 PLC作为Client的Demo

125TC3串口通信和TCP/IP通信与TC2的异同

1251TC3版本的通信例程

1252TC2与TC3串口通信的区别

1253TC3下的TCP/IP通信例程Demo

126TCP/UDP Realtime

第13章TwinCAT与现场总线及工业以太网设备通信

131TwinCAT支持的现场总线接口

1311TwinCAT作为主站

1312TwinCAT作为从站

132PROFINET Master

1321PROFINET简介

1322TwinCAT做PROFINET主站配置

1323添加PROFINET从站和设置参数

133PROFINET Slave

1331PROFINET从站的通信组件

1332TwinCAT做PROFINET从站的配置步骤

134EtherNet/IP Master

1341EtherNet/IP 技术介绍

1342倍福的EtherNet/IP通信组件

1343倍福的EtherNet/IP主站配置步骤

1344常见问题

135EtherNet/IP Slave

1351EtherNet/IP从站通信组件

1352TwinCAT作为EtherNet/IP从站的配置步骤

1353在第三方EtherNet/IP主站配置倍福控制器

136CANopen Master

1361CANopen总线简介

1362CANopen通信调试

1363配置从站的PDO

1364PDO的通信参数

1365修改CANopen从站的CoB对象字

1366CANopen总线诊断

1367常见问题

137CANopen Slave

1371CANopen Slave的通信组件和EDS文件

1372TwinCAT中的设置

1373CANopen主站侧（第三方 PLC）的设置

138CAN20通信

1381背景介绍

1382TwinCAT实现CAN20通信的配置

1383分析CAN Interface

1384常见问题

1385通过CAN20访问BK51xx耦合器

1386CANopen Node通信

139PROFIBUS-DP Master

1391总线简介

1392PROFIBUS-DP主站的通信组件

1393倍福的PROFIBUS-DP主站配置步骤

1310PROFIBUS-DP Slave

13101DP从站通信的组件和GSD文件

13102TwinCAT中的设置

13103PROFIBUS-DP主站侧的设置

13104EL6731-0010的诊断

1311PROFINET耦合器

13111概述

13112通信测试

13113常见问题

1312EtherNet/IP耦合器

1313DeviceNet Master

13131DeviceNet主站的通信组件

13132倍福的DeviceNet主站配置步骤

1314DeviceNet Slave

13141DeviceNet从站的通信组件

13142TwinCAT作为DeviceNet Slave的配置

13143EL6752-0010的诊断

1315常见问题

第14章TwinCAT连接HMI和数据库

141概述

142经ADS与触摸屏通信

143经ADS与上位组态软件通信

144用高级语言开发HMI

145OPC通信

1451原理介绍

1452OPC DA的使用方法

1453OPC UA的使用方法

1454常见问题

146TwinCAT PLC连接企业数据库

1461概述

1462TwinCAT Database Server的安装和配置

1463从PLC调用功能块访问数据库

1464例程

147TwinCAT 3 PLC HMI

1471画面编辑

1472常用功能的实现

1473中文显示、多语言切换和图片显示

1474安装、授权和全屏运行

148组态软件TwinCAT HMI

1481功能介绍

1482使用特点

第15章倍福先进技术介绍

151MATLAB/Simulink

152集成机器视觉Tc Vision

153Automation Interface

154IoT技术

附录 2100433B

《TwinCAT 3.1 从入门到精通》旨在为TwinCAT控制系统的用户提供系统全面的指引。内容包括TwinCAT软件原理和架构、选型安装、基本配置和编程、TwinCAT 3 C 编程、文件和配方操作，以及通过Library提供的常用功能等。本书还深入讲解了倍福（Beckhoff）公司的I/O系统和EtherCAT总线的配置、诊断和优化，以及TwinCAT控制系统之间、与第三方控制系统和总线设备之间、与HMI和数据库之间的各种通信协议和配置方法。*后针对高端用户简单介绍了MATLAB/Simulink组件、机器视觉TwinCAT Vision、自动化编程接口TwinCAT Automation Interface，以及用于物联网的插件TwinCAT IoT。

本书包含83个配套文档，这些配套文档会持续丰富和完善，并汇总保存在倍福虚拟学院网站。

本书可作为使用TwinCAT 进行项目开发的工程技术人员的参考书，也可以作为PLCopen标准化编程的实践辅助资料。