通用测试培训平台
所属分类：
伴随着科技的发展，测控测量技术越来越广泛地应用于航空航天、汽车、加工制造等行业产品的设计、研发和生产等场合。Beckhoff采用现代测控技术新理念，以PC为载体，搭载基于EtherCAT高速以太网通讯协议和功能的IO模块，实现信号的高速采集和控制。该方法具有采样速度快，精度高，安装布线简单灵活，并具有更好的开放性和系统扩展性能。其中由Beckhoff所研发并主推的EtherCAT协议，是开放的实时以太网通讯协议，它不仅为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，更重要的是降低了系统的应用成本。EtherCAT协议还包括高精度设备同步，可选电缆冗余和功能性安全协议，其开放源代码、高性能等特点使其在工业测控行业的应用越来越成熟。Beckhoff基于EtherCAT的开放式测控系统由TwinCAT软件、PC、EtherCATIO组成。
伴随着科技的发展，测控测量技术越来越广泛地应用于航空航天、汽车、加工制造等行业产品的设计、研发和生产等场合。Beckhoff采用现代测控技术新理念，以PC为载体，搭载基于EtherCAT高速以太网通讯协议和功能的IO模块，实现信号的高速采集和控制。该方法具有采样速度快，精度高，安装布线简单灵活，并具有更好的开放性和系统扩展性能。其中由Beckhoff所研发并主推的EtherCAT协议，是开放的实时以太网通讯协议，它不仅为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，更重要的是降低了系统的应用成本。EtherCAT协议还包括高精度设备同步，可选电缆冗余和功能性安全协议，其开放源代码、高性能等特点使其在工业测控行业的应用越来越成熟。Beckhoff基于EtherCAT的开放式测控系统由TwinCAT软件、PC、EtherCATIO组成。
联系电话：
产品详情
伴随着科技的发展，测控测量技术越来越广泛地应用于航空航天、汽车、加工制造等行业产品的设计、研发和生产等场合。Beckhoff采用现代测控技术新理念，以PC为载体，搭载基于EtherCAT高速以太网通讯协议和功能的IO模块，实现信号的高速采集和控制。该方法具有采样速度快，精度高，安装布线简单灵活，并具有更好的开放性和系统扩展性能。其中由Beckhoff所研发并主推的EtherCAT协议，是开放的实时以太网通讯协议，它不仅为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，更重要的是降低了系统的应用成本。EtherCAT协议还包括高精度设备同步，可选电缆冗余和功能性安全协议，其开放源代码、高性能等特点使其在工业测控行业的应用越来越成熟。Beckhoff基于EtherCAT的开放式测控系统由TwinCAT软件、PC、EtherCAT IO组成。
根据用户项目需求，需要建立一套基于Beckhoff PC控制及自动化新技术的学习平台，该平台涵盖Beckhoff主要硬件和软件产品，可用于通讯、数采、轴控、插补等多项功能。该平台可以测试BECKHOFF 的EL系列模块，KL系列模块，EP系列模块，EtherCAT伺服，也可以在运行BECKHOFF的CNC功能。除此之外，该测试平台作为培训平台，方便用户学习和使用BECKHOFF的相关产品，验证多项功能及生产用备件储备。
1.1测试培训平台框架
测试培训平台系统框架如下图1.1所示，主要包含以下部分：多触点面板、Beckhoff控制器、以太网交换机和被测模块（EL模块、KL模块、EP模块）、PLIZ控制器及其模块、力士乐伺服驱动及电机组成。
1）Beckhoff主控制器采用C6920-0030工控机，其硬件配置如下：
a）主控参数：Inter Celeron 1.9G，双核CPU，320G硬盘。
b）软件：TwinCAT 2版本，涵盖PLC逻辑控制、NC运动控制、NCI插补、CNC 多通道插补功能。
2）IO模块：EL模块、KL模块、EP模块。
3）PLIZ控制器：3000系列PLC和4000系列PLC；
4）力士乐伺服驱动器：HCS01.1+MSK伺服电机。
图1.1测试平台测试架构图
1.2测试培训平台功能框架
测试培训平台安装完毕之后如图1.2所示，。该测试平台的测试功能主要分为以下四个部分：EL模块测试、KL测试、EP模块测试、通讯测试和伺服测试。其中，EL模块与EP模块控制器之间采用e-Bus总线通讯，KL模块和控制器之间采用k-Bus通讯；PLIZ控制器和Beckhoff控制器通过DP协议交换数据；力士乐伺服为EtherCAT伺服，通过Bechoff主控制器进行控制。
图1.2试验平台实物图
2详细测试方法
2.1EL模块测试方法
EL模块与Beckhoff主控制器C6920之间走e-Bus通讯协议，通过EtherCAT耦合器EK1100衔接。该系列模块主要包括EL1008（数字量输入模块）、EL2008（数字量输出模块）、EL3162（模拟量输入模块）、EL4004（模拟量输出模块）。模块主要特性如下：
a）EL1008：8通道DI，24V电压接入，3ms输入滤波频率。
b）EL2008：8通道DO，24V电压输出，输出电流最大5A。
c）EL3162：2通道AI，0-10V单端信号源输入，采样速率5kHz，分辨率16位。
d）EL4004：4通道AO，0-10V电压信号输出，分辨率12位。
2.1.1数字量输入
如图2.1所示，首先确认面板上的黄色区域接线口引线良好接到EL模块端子接线盒上。将需要测试的DI传感器开关两线分别接入黄色区域的Ix（x为1-8）和相应COM接线口上。按下开关，可以观测到对应EL1008模块上的指示灯点亮，同时界面HMI上相应的指示灯点亮，DI数据能够正常被控制器接收。
图2.1DI测试接口区域
2.1.2数字量输出
如图2.2所示，首先确认面板上的黄色区域接线口引线良好接到EL模块端子接线盒上。将需要测试的DO硬件（24V指示灯，阀继电器等）两线分别接入黄色区域的Qx（x为1-8）和相应COM接线口上。按下面板显示器HMI上的按键控制开关，可以观测到对应EL2008模块上的指示灯点亮，DO设备有相应的动作，同时界面HMI上相应的指示灯点亮，DO数据能够正常输出。
图2.2DO测试接口区域
2.1.3模拟量输入
a）如图2.3-a所示，首先确认面板上的黄色区域接线口引线良好接到EL模块端子接线盒上。将需要测试的AI传感器开关两线分别接入黄色区域的AIx（x为1-4）和相应COM接线口上。可以观测到显示器上界面HMI上相应的通道的传感器数值，AI数据能够正常被控制器接收。
图2.3-a AI测试接口区域
b） 如图2.3-b所示，如果需要0-10V模拟量信号，可以将K9,或K10拨开，届时AI测试接口区域被禁掉。相应的H9和H10指示会变亮。此时面板的0-10V或柜体内旋钮就可以给进0-10V的模拟信号
图2.3-b模拟AI区域
2.1.4模拟量输出
如图2.4所示，首先确认面板上的黄色区域接线口引线良好接到EL模块端子接线盒上。将需要测试的AO硬件（亮度可控灯，伺服阀等）两线分别接入黄色区域的AOx（x为1-8）和相应COM接线口上。在面板显示器HMI上输入相应的数值电压，可以观测到AO设备有相应输出。也可不接AO硬件，在面板显示器HMI上确定输出电压之后，用万用表测量AOx口和对应Com端电压值，测试EL4004模块的通道电压是否有输出。
图2.4AO测试接口区域
2.1.5 Profibus DP通讯测试
测试对象是Beckhoff EL6731 DP主站模块。该模块作为DP主站，与Pilz-PSS4000控制器进行数据通讯。其配置步骤如下：
a）打开TwinCAT System Manager软件，选中图2.5所示位置，右键添加模块。如图2.6所示，根据需要选择添加的输入和输出模块。
图2.5从站模块配置界面位置
图2.6Module类型和数量选择
b）在PilZ控制器软件中同样配置相同类型的数据字长并激活运行其控制软件；
c）如图2.7所示，激活TwinCAT TSM文件，手动强制添加的字节数据值，可以观测Pilz控制器模块IO的指示灯状态变化。
图2.7 TwinCAT激活和通讯数据值强制
2.1.6 Profinet通讯测试
测试对象是Beckhoff EL6631Profinet从站模块。该模块作为PN从站，与西门子S7 319控制器进行数据通讯。其数据交互配置步骤如下：
a）打开TwinCAT System Manager软件，找到如图2.8所示的位置API，根据需要另外增添图2.9所示的数据类型和数量；
图2.8Profinet从站数据映射配置
图2.9增添的字节数（可灵活配置）
b）在西门子控制器软件中同样配置相同类型的数据字长并激活运行其控制软件；
c）如图2.10所示，激活TwinCAT TSM文件，手动强制添加的字节数据值，可以观测西门子控制器模块IO的指示灯状态变化。
图2.10激活运行TwinCAT软件及强制输出值
2.2KL模块测试方法
如图2.2-a模块区域。KL模块的测试方法，先要将BK3120（DP耦合器）与EL6731 （DP主站），通讯上。确保电源和DP线接好，且DP地址设置正确，在TwinCAT的Config 模式下，点击Scan，可以将此时的KL模块配置信息读上来。如图2.2-b
图2.2-a模块区域
图2.2-b KL模块配置信息
2.2.1数字量输入，将EL模块硬件信号接入 到KL 模块，测试方法与EL相同。
2.2.2数字量输出，将EL模块硬件信号接入 到KL 模块，测试方法与EL相同。
2.2.3模拟量输入，将EL模块硬件信号接入 到KL 模块，测试方法与EL相同。
2.2.4模拟量输出，将EL模块硬件信号接入 到KL 模块，测试方法与EL相同。
2.3EP模块测试方法
试验平台提供的EP1122是倍福EL系列（IP67系列）模块的耦合器。可以将需要EP模块拓扑到EP1122上，如图2.3-a。接线针脚定义如图2.3-b
如图2.3-a EP1122拓扑连接图
如图2.3-b 接线针脚定义
2.3.1 测试方法：确保待测试的EP模块已经安图 2.3-a 已经接好。TwinCAT切回Config模式，在下Scan，将EP模块信息度上来。
然后将TwinCAT切到FreeRun 模式，此时就可以在I/O区域看EP模块得信息，并且进行测试。
3轴控功能配置及调试
3.1 倍福驱动的配置测试
倍福驱动的调试分为两部分：NC轴参数配置，驱动参数配置。完整调试步骤如下所示。
a）驱动器扫描上来之后，确认电机和编码器扫描上来，如图3.1所示。如果标号3位置处电机和编码器没有扫描上来，则手动扫描。
图3.1驱动器信息确认
b）轴和驱动器连接确认：确认图3.2所示，当前NC轴是否与驱动硬件IO连接，如果没有手动进行连接。
图3.2NC轴与驱动器IO映射配置
c）激活TwinCAT system Manager软件配置。
d）检查确认驱动器状态是否正常，如图3.3所示。
图3.3 驱动器状态检查
e）如图3.4所示步骤，选择NC轴的Online选项进行轴的调试。
图3.4NC轴调试功能
3.2第三方伺服的配置测试
A.以力士乐伺服为例
1）.如图3.2.1-a将力士乐驱动通过EtherCAT与Beckhoff 连接。
图3.2.1-a 力士乐驱动拓扑图
2）.将力士乐驱动XML配置文件如图3.2-b，放到调试PC的C:\TwinCAT\Io\EtherCA目录下，如图3.2-c
如图3.2-b 力士乐驱动XML配置文件
如图3.2-b 力士乐驱动XML配置文件放置路径。
3）TwinCAT切回Config模式
，在
下Scan，
，在下Scan，
就可以读到相应的配置，如图3.2-d，然后按照BECKHOFF驱动的调试方法测试。
图3.2-d 力士乐驱动配置
详细请查看《力士乐与倍福PDF》
4倍福 CNC多轴插补模块功能
倍福CNC系统是建立在倍福的TwinCAT NCI软件基础上的一个应用。倍福CNC系统是一套标准的应用系统：G代码格式遵循德国DIN66025标准，PLC程序遵循IEC61131-3标准，配置界面在C#程序下编写的。倍福CNC系统是一套完整的CNC应用系统，功能涵盖了普通的CNC插补功能，到复杂的空间坐标转换功能，RTCP\TLC\KINEMIC坐标转换，可以实现多通道、多种类型CNC轴、高速切割、样条等标准CNC功能等；倍福CNC系统是一个完善的开发平台，适合用于磨床、钻床、铣床、车床、特殊机械如等离子、激光机床等。
该测试平台涵盖的该功能主要完成力士乐三根驱动轴之间的轨迹插补，模拟机器人多轴的协同运动。上位轨迹代码采用G代码模拟轴的插补运行功能。
a）图4.1所示为CNC轴参数配置部分，目前配置好的参数能否保证机器正常良好的运转，如果需要提升性能，用户也可以很方便灵活的对功能及性能参数进行修改。
图4.1CNC轴参数配置
b）图4.2为CNC插补通道的参数配置部分，同理对用户也开放了很多参数接口，可以参考Beckhoff CNC简明调试手册的介绍进行修改。
图4.2CNC插补通道的参数配置
5人机界面（HMI）
5.1PLC HMI 简单测试模块用
5.2CNC HMI 简单介绍模拟
Beckhoff CNC界面平台采用C#语言编写，源代码开放于用户，用户可以在此基础上进行二次开发或者修改，体现了非常好的灵活性。下面对软件界面的操作进行说明。软件启动之后界面如图6.1所示，选择CNC应用：
图6.1CNC HMI启动页面
a）操作模式：分为自动、手动、半自动和回参。如图6.2所示。
图6.2操作模式选择
b）依次按照如图6.3所示操作步骤：操作模式选择自动，选择nc轨迹文件，复位，开始运行，轴会按照轨迹规划的插补文件运行。
图6.3轴插补运转操作步骤
c）如果有红色报警信息，轴无法运转，请选择报警确认和复位。
留言咨询
