倍福TwinCAT ADS通訊-高級語言

1、 1ADSADS通訊高級語言通訊高級語言The Windows Control and Automation Technology李小寧TwinCAT 3/6/2022 2TwinCAT 介紹介紹TwinCAT 介紹TwinCAT = The Windows Control and Automation Technologyu特點：特點： 不改變 Windows 無需PC外的其他硬件 將標準Windows變成實時操作系統(tǒng) 循環(huán)時間可短至50微秒、強制優(yōu)先排序 完全支持浮點單元 (FPU) u 硬件硬件平臺平臺PC 高性能、高精度的控制任務(wù)CX 適用于中大型復(fù)雜控制任務(wù)BX 適用于中等規(guī)?？刂迫?/p>

2、務(wù)BC 適用于小規(guī)?？刂迫蝿?wù)u軟件平臺軟件平臺XP/XPE/CE等u通訊通訊可通過OCX, Dll 訪問 Windows用戶界面 可通過TCP/IP OPC等實現(xiàn)遠程訪問TwinCAT 3/6/2022 3TwinCAT 硬件平臺硬件平臺性能BC系列BX系列CX系列costsTwinCAT 一個工具適用于所有平臺TwinCAT 介紹Beckhoff 控制控制器分器分4 個性能等級個性能等級 工業(yè) PC高性能、高精度等級的自動化設(shè)備TwinCAT 3/6/2022 4TwinCAT System ManagerTwinCAT 介紹系統(tǒng)硬件管理系統(tǒng)硬件管理 掃描、配置系統(tǒng)軟件管理系統(tǒng)軟件管理 起停

3、、時基、 通訊系統(tǒng)調(diào)試診斷系統(tǒng)調(diào)試診斷（ Free run ）4套PLC獨立運行TwinCAT 3/6/2022 5TwinCAT System Manager IO映射映射IO輸入輸入輸出輸出IOIOTwinCAT 過程映像過程映像現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 1現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線2現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線3映射映射TwinCAT 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)系統(tǒng)IO映射映射 對所有主要現(xiàn)場總線開放 支持 PC 硬件接口 易于安裝和診斷 從邏輯映射到物理 I/OLIGHTBUSEthernet TCP/IPTwinCAT 3/6/2022 6TwinCAT PLC ControlTwinCAT 介紹每套每套PLC的的Input區(qū)區(qū)1

4、6,000字節(jié)，字節(jié)，甚至還可增加甚至還可增加支持源代碼下載支持源代碼下載,上傳源代碼時所上傳源代碼時所有注釋均可保留有注釋均可保留其他工具軟件示波器軟件：scope view設(shè)備仿真器(CE5/CE6) 最多4個Task 設(shè)定優(yōu)先級 任務(wù)最短50us 充分利用IPC的內(nèi)存、硬盤和CPU資源Task是分配是分配CPU資源的唯一入口資源的唯一入口TwinCAT 3/6/2022 7TwinCAT PLC ControlTwinCAT 介紹 PLC可直接在開發(fā)環(huán)境的機器上運行。 類似高級語言的調(diào)試功能，支持斷點功能 獨立啟動和停止PLC 模塊化結(jié)構(gòu) 組件：VisulizationTwinCAT 3

5、/6/2022 8TwinCAT PLC 功能庫功能庫TwinCAT 介紹TwinCAT 通訊通訊系統(tǒng)拓撲: R3IO是通過指針直接訪問IO內(nèi)存映射.本地操作（把它當(dāng)成高級語言編寫的PLC） ADS是網(wǎng)絡(luò)通訊,可以是遠程訪問通訊周期: R3IO 通訊時間可以忽略，數(shù)據(jù)交換時間取決于定時器，CE試用BECKHOFF提供的TcTimer可以達到100微秒XP系統(tǒng)最小在1毫秒左右 ADS通訊時間在2-3毫秒左右.但是考慮到ADS Server的響應(yīng)時間，一個命令周期可能需要200毫秒上位用戶界面和BECKHOFF 產(chǎn)品通訊主要方式： 實時非遠程：R3IO 非實時遠程：ADS通訊 ,Modbus、OP

6、C等 9TwinCAT 介紹TwinCAT 3/6/2022 10InternetADS 路由器ADS DllTwinCAT OPC 服務(wù)器VBC#,VB.NetDelphiC+XMLVB, C#Delphi/C+ASPOCX.Net第三方WrapperBeckhoff ADS 接口 開放、簡單、 靈活、 文檔齊全 支持多家 Scada軟件標準OPC接口支持的規(guī)范：DA/AE/XMLExplorer第三方TwinCAT 通訊通訊接口接口第三方TwinCAT 介紹 11ADS簡介簡介在Beckhoff TwinCAT 系統(tǒng)中，各個軟件模塊（如TwinCAT PLC、TwinCAT NC、Wind

7、ows 應(yīng)用程序等）的工作模式類似于硬件設(shè)備，它們能夠獨立工作。各個軟件模塊之間的信息交換通過TwinCAT ADS 而完成。ADS（Automation Device Specification）即自動化設(shè)備規(guī)范，它為設(shè)備之間的通訊提供路由。在TwinCAT PC 和Beckhoff 的CX、BX、BC 系列控制器中都包含TwinCAT 信息路由器。因此各個ADS 設(shè)備之間都能夠交換數(shù)據(jù)和信息?；贏DS 的TwinCAT 系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示： 12ADS 通訊協(xié)議概述通訊協(xié)議概述 ADS協(xié)議處于網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的應(yīng)用層。應(yīng)用層傳輸層Internet層網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP模型模型OSI模型模型

8、 13TwinCAT ADS 設(shè)備標識每臺TwinCAT ADS 設(shè)備都有各自不同的AdsAmsNetId 和AdsPort（端口號），以相互區(qū)別。AdsAmsNetId 是TCP/IP 地址的擴展，是TwinCAT Message Router，存在于每臺TwinCAT PC 或Beckhoff CX、BX、BC 系列控制器中。例如：如果一臺PC 的IP 地址是“0”，那么它的AdsAmsNetId 就是“0.1.1”。當(dāng)然，也可以對AdsAmsNetId 進行修改。每臺ADS 設(shè)備（ADS Server）的AdsPort 都各不相同，且固定不變。

9、而ADS 客戶端（ADS Client）應(yīng)用程序的AdsPort 則是可變的。不同ADS 設(shè)備的AdsPort 如下圖所示： PC 控制器中的PLCRun-time system 1801Run-time system 2811Run-time system 3821Run-time system 4831自定義任務(wù)（ Additional Task ）Additional Task 1301Additional Task 2302BCxxxx 控制器中的PLC800NC500 14ADS 通訊方式通訊方式ADS 設(shè)備之間的通訊有多種方式，不同方式有不同的特點。1. 一般的ADS 通訊（Gen

10、eral ADS Services）- 異步方式（Asynchronous）ADS 客戶端向ADS 服務(wù)器發(fā)送ADS 請求，同時客戶端繼續(xù)自己的工作。ADS 服務(wù)器處理請求后，把響應(yīng)以Call-back 函數(shù)方式發(fā)給客戶端。- 通知方式（Notification）ADS 客戶端向ADS 服務(wù)器發(fā)送ADS 請求，ADS 服務(wù)器以Call-back 函數(shù)的方式不斷向客戶端發(fā)送響應(yīng)，直到客戶端取消該請求。這兩種通訊方式的效率高，但需求復(fù)雜的客戶端程序。優(yōu)點：不會造成系統(tǒng)堵塞缺點：不能確保每次請求都有返回 15ADS 通訊方式通訊方式2.特殊的ADS 通訊（Specific ADS Services）

11、TwinCAT ADS 設(shè)備和Windows 應(yīng)用程序（例如VB、VC 應(yīng)用程序等）之間的通訊除了可以采用一般的ADS 通訊方式外，還可以采用特殊的通訊方式，即同步通訊方式。- 同步方式（Synchronous）ADS 客戶端向ADS 服務(wù)器發(fā)送ADS 請求，在通訊過程中客戶端程序停止執(zhí)行，直到獲得ADS 服務(wù)器返回的響應(yīng)。這種通訊方式不需求復(fù)雜的客戶端程序，但其輪循的通訊方式給系統(tǒng)帶來比較大的負載，因此通訊效率較低。優(yōu)點：能即時返回結(jié)果缺點：如果通訊故障會造成系統(tǒng)堵塞 16ADS API為方便各種計算機高級語言及其環(huán)境使用ADS通訊，Beckhoff TwinCAT提供相如下組件：ADS .

12、NET Component 適用.NET平臺，VB.NET,C#等 ADS-OCX (ActiveX COM控件)適用于Visual Basic, Visual C+, Delphi等. ADS-DLL適用于Visual C+等. ADS-Script-DLL適用于 VBScript, Jscript等腳本，創(chuàng)建B/S架構(gòu)的應(yīng)用.JAVA DLL 適用于JAVA語言。 “PlcSystem.lib” PLC 庫ADS設(shè)備可以通過據(jù)此和其他ADS設(shè)備以及Windows進行通訊。 17ADS 訪問變量方式訪問變量方式TwinCAT ADS訪問變量有兩種方式：1.地址方式地址方式一個PLC變量的地址

13、由兩部分組成：GroupIndex和OffsetIndex：GroupIndex一般用于區(qū)別寄存器類型，在TwinCAT ADS設(shè)備中為常量，具體內(nèi)容可以參考Information System（后附常用的GroupIndex值）。OffsetIndex為變量的偏移地址，在PLC中為該變量的地址。2.變量名方式變量名方式在TwinCAT ADS設(shè)備中每個變量都有一個句柄（Handle）。適用變量名訪問變量首先需要得到該變量的句柄。（不同的高級語言方式略有不同） 18常用的常用的GroupIndexGroupIndex值描述0 x00004020M寄存器（用M聲明）0 x00004021MX寄存

14、器（用MX聲明）0 x0000F020I寄存器（用I聲明）0 x0000F021 IX寄存器（用IX聲明）0 x0000F030Q寄存器（用Q聲明）0 x0000F031QX寄存器（用QX聲明）0 x0000F003 取變量的句柄0 x0000F005 通過變量句柄訪問變量值0 x0000F006 釋放句柄1.對于MX，IX，QX寄存器的偏移地址的單位是“位”，而不是字節(jié)，計算地址需要注意2.M寄存器偏移地址最大值為0 x0000FFFF，而MX，I，IX，Q，QX偏移地址最大值為0 xFFFFFFFF。3.上表后三個主要用于C語言，其他高級語言已經(jīng)封裝成專有方法，不需直接調(diào)用。 19ADS組

15、件庫文件組成簡介組件庫文件組成簡介ADS組件庫集成在TwinCAT軟件中，安裝任何版本的TwinCAT軟件都包含ADS通訊組件，如果用戶希望在沒有安裝TwinCAT軟件的計算機適用ADS通訊組件可以安裝Supplement中的TwinCAT_ADS_Communication_Library此為免費產(chǎn)品。除需要復(fù)制到Windows/System32目錄外絕大部分相關(guān)文件可以在TwinCAT安裝目錄找到。假設(shè)TwinCAT安裝路徑為C:TwinCAT文件描述C:TwinCATADS ApiTcAdsDllADS DLL C:TwinCATADS Api.NET.NET組件（支持三個版本的Fram

16、ework）C:TwinCATADS ApiAdsToJavaADS JAVA DLLC:TwinCATADS ApiCompactFramework.NET Compact Framework組件C:TwinCATADS ApiLib VS 97LibC:TwinCATADS ApiTcAdsWebServiceWebService組件C:WINDOWSsystem32AdsOcx.ocxADS OCXC:TwinCATTcScript.dllADS-Script-DLL 20Ads 組件調(diào)用過程簡介組件調(diào)用過程簡介.NET調(diào)用流程新建工程新建工程添加引用TwinCAT.Ads.dll定義T

17、cAdsClient對象 private TcAdsClient adsClient;初始化TcAdsClient對象adsClient = new TcAdsClient(); adsClient.Connect(801); 通過變量名取得變量的句柄注冊DeviceNotification事件用于讀寫變量AddDeviceNotification 讀寫變量接受處理返回結(jié)果釋放資源 21Ads 組件調(diào)用過程簡介組件調(diào)用過程簡介 C+在 Visual C+ 中進行鏈接和程序開發(fā)時所需要的文件： TcAdsDll.dll 動態(tài)鏈接庫 TcAdsDll.lib 使用 TcAdsDll.dll 的函數(shù)

18、庫 TcAdsApi.h 聲明 ADS 功能的頭文件 TcAdsDef.h 聲明結(jié)構(gòu)和常數(shù)的頭文件主要接口：AdsPortOpen：建立 TwinCAT 信息路由器連接 (通訊口)。AdsPortClose：關(guān)閉 TwinCAT 信息路由器的連接(通訊口)。AdsGetLocalAddress：返回本地 NetId 和端口號AdsSyncWriteReq：同步寫數(shù)據(jù)到一個 ADS 設(shè)備AdsSyncReadReq：從 ADS 服務(wù)器中同步讀數(shù)據(jù)。AdsSyncReadWriteReq：同步寫入數(shù)據(jù)到 ADS 服務(wù)器中并從 ADS 設(shè)備接收返回的數(shù)據(jù)。AdsSyncReadStateReq：從

19、ADS 服務(wù)器中讀 ADS 狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)。AdsSyncAddDeviceNotificationReq：通知在 ADS 服務(wù)器中進行定義 (如 PLC)。當(dāng)某個事件發(fā)生時，該功能 (回調(diào)功能) 在ADS 客戶端進行調(diào)用 (C 程序)。AdsSyncDelDeviceNotificationReq:從 ADS 服務(wù)器中刪除以前定義的通知。 22輔助工具輔助工具TwinCAT ADS Monitor TwinCAT ADS Monitor可以抓取ADS通訊數(shù)據(jù)包ADS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幀數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)幀記錄 23輔助工具仿真器輔助工具仿真器1.下載文件：以下路徑為FTp路徑（ftp:/）/Software

20、/embPC-Control/CE/Solutions/CX_Emulator/ emulator.zip (CE仿真器英文)/Software/embPC-Control/CE/Solutions/SDK/Beckhoff HMI 500 V1.3 SDK.msi/Software/embPC-Control/CE/Solutions/VS_NET2005/CE5_DbgHlp.zip 2.仿真器安裝：a.安裝Microsoft Windows CE 5.0 Emulator.msi需要連接互聯(lián)網(wǎng)(一定注意)b.安裝完仿真器，再安裝虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動netsvwrap.msi3.配置：a.安裝后修

21、改StartEmulator_DE.bat 文件，將參數(shù)中的/Ethernet 的MAC改為本地網(wǎng)卡的實際MAC地址b.參數(shù)vmid 后的GUID值做為保存映像是的文件夾名稱。4.設(shè)置仿真器和VS.net集成環(huán)境：Windows CE 5 的模擬器是基于x86的,VS 2005 的 Device Emulator 是基于ARM的，VS2005開發(fā)環(huán)境無法和Win CE模擬器進行集成進行遠程調(diào)試。（CE6不需要，只需安裝虛擬機程序，配置好地址。）但是可以通過下面的方式實現(xiàn)集成：1).將CE5_DbgHlp.zip壓縮包文件解壓復(fù)制仿真器的 hard disksystem 路徑下（實際的控制器新版

22、本系統(tǒng)中這些文件已經(jīng)存在）(修改IP地址與本機在同網(wǎng)段) 24輔助工具仿真器輔助工具仿真器(續(xù)續(xù))2).運行Conmanclient2.exe3).配置VS2005開發(fā)環(huán)境：a.轉(zhuǎn)到“Tools-options-device tools-devices”b.選擇Windows CE 5.0設(shè)備，點擊“屬性（properties）”按鈕c.在Windows CE 5.0設(shè)備屬性對話框點擊“配置（configure）”按鈕d.在TCP/IP配置對話框選定“使用特定的IP(use specific IP address)”,輸入仿真器的IP地址。e.在Windows環(huán)境下，

23、建立利用VS2005 .net環(huán)境新建WinCE工程，(新建-項目-Visual C# -智能設(shè)備-Windows CE5.0 即可完成新建項目。右鍵選擇工程-部署，完成項目部署，就可以啟動仿真器（保證仿真器處于啟動狀態(tài)）)下面就可以Debug CE應(yīng)用程序，選擇部署到Windows CE5.0。如果部署仍然失敗，運行仿真器hard disksystem 路徑下的cMaccept.exe文件。測試正常后保存仿真器的設(shè)置，載關(guān)閉時選擇Save Sate而不是True Off,這樣下次啟動仿真器就不需要重新設(shè)置仿真器。如果想刪除保存的文件，轉(zhuǎn)到“我的文檔My Virtual Machines下，將上文提到的在 StartEmulator_DE.bat 設(shè)置的vmid 值為名稱的文件夾刪除即可。如果在具體操作用什么問題，您可以隨時和我們聯(lián)系。vs2008注意事項：用如下文件代替CE5_DbgHlp.zip 內(nèi)的文件C:Program FilesComm