隨著Windows PC應用場合的改變和商業運用的普及，電氣工程師在設計思路、控制、通信和監控上越發具有創新性，有助于提升產品的性能。Beckhoff 開放式的產品，使用戶將來能在辦公室里控制設備操作，也能通過各種開放式接口使設備融入網絡之中。

　　Koch 公司是一家專業生產包裝機械的廠家，他們的中大型機械，由于使用了Beckhoff的控制軟件TwinCAT，性能價格比大大提高。該公司主設計師Heinrich Hornberger說：“它完成了PLC和NC（數控）的復雜任務。這就是PC－based――通過一個PC處理器來負責管理工作，代替了傳統控制用的高昂控制設備。”Hornberger舉了一個令他非常滿意的應用實例，他說：“我們為VARTA公司制造的一條流水線，是信號燈/手電筒和電池的發泡生產線，所有的控制由Beckhoff 的TwinCAT來完成。”



　　包裝機械的生產商德國Koch公司使用Beckhoff （德國倍福）公司基于PC的自動化解決方案，采用了Beckhoff 的軟PLC/NC TwinCAT軟件，總線端子，快速總線光導總線及工業PC用于VARTA的手電筒包裝線。

從15個以上PLC方案到一個標準化的解決方案
　　一套機床控制系統可以由Beckhoff公司的4部分單元來完成：TwinCAT（PLC和NC）軟件、工業PC、Beckhoff的Lightbus和總線智能端子。其核心是實時的TwinCAT軟件。Heinrich Hornberger先生指出了與傳統的PLC相比，TwinCAT的主要優點：“以前每個客戶訂購我們產品，都提出一些自己的要求，總希望在他們的機器上有一些特殊的控制功能。在這種情況下，我們首先要知道他們需要什么，然后才能著手設計。尤其一些海外客戶，希望所購買的機器能符合自己的國情。于是就導致這樣一個事實，即使對同樣型號的設備，Koch公司的開發者也需要針對不同要求進行修改（硬件和軟件），工作量非常大，所以迫切需要一個強大的解決方案，必須使原來需要15臺以上PLC來解決的問題簡單化，這是著手設計時要牢記的一點。正是在這種情況下，工程師決定采用Beckhoff的基于PC的解決方案。隨著Windows NT操作系統的功能不斷強大和高性能的奔騰處理器的問世，如今Koch公司已采用軟PLC/NC來代替傳統的PLC硬件和NC硬件。機床的多軸控制均由TwinCAT來完成，能針對包裝機械的工藝，精確定位。”

調試時間大大縮短
　　以上并不是Beckhoff TwinCAT軟件功能特點的全部，同時也簡化了Koch公司機床設備的設計和觀念。“即使知道了怎樣編程，也不能老是重新來過，”Heinrich Hornberger說，“我們在機床設備控制系統的設計方面盡可能地持續按照同一個方式進行。盡管我們有了一個標準化、可長時間使用的操作平臺（該平臺至少允許我們設計一個標準的接口），但是將來的控制技術總是在變化的。”

　　“由于有了TwinCAT，我們可以在原來的編程模塊上針對新機型進行修改。通過這個方式，我們可以節約大量的人力物力。”

　　正因為有那么一些優點，Koch公司選用了Beckhoff的PC控制方案，這樣工程師就沒必要經常針對不同的PLC反復編程。現場信號通過分散的總線智能端子和Beckhoff的Lightbus傳給IPC，TwinCAT實時地把控制命令傳給執行器。

　　盡管，Windows NT本身不是一個實時的操作系統，在這種情況下，Windows操作系統內核不受影響。 在操作系統和控制軟件之間，TwinCAT的實時是通過一個集成的調度程序來區分計算時間的。


人機界面通過Beckhoff 的控制面板實現，這個面板是安裝于遠離控制PC65米處。

無需擴展卡，實現Windows實時
　　Beckhoff 控制軟件也可以讓機器與外界進行通訊，實現遠程維護，當然Koch公司的包裝機械也不例外。制造商可以通過ISDN或Modem為客戶提供服務，只要使用Symatec遠程控制軟件就可以進行。另一個非常有意義的特點是，通過以太網卡，就可以融入公司網絡。工程師可以坐在辦公室里對機器進行控制和訪問。機器的故障和操作信息以報表的形式傳到工控機，然后以Excel電子表格的形式連接和計算。吸引Koch公司工程師的另外一個優點是，TwinCAT的編程方式是基于IEC61131-3的標準。

　　這樣就保證了最起碼的標準和工業控制的兼容性。用TwinCAT軟件完成一個工程的編程工作，所有的編程語言都可以使用。Hornberger先生也承認，與傳統的PLC編程方式相比，在Windows系統下進行編程和技術支持使成本有所提高，但是，Windows系統的廣泛應用以及那些業已存在的技術和訣竅有利于發展微軟系統技術。

　　Koch公司的操作單元也在很大程度上得到簡化：在監控器上，只需圖形接口，就能完成徹底的可視化監控。一臺機器的畫面，通過獨立的站，可以直接顯示。Karl Saile工程師在Koch公司負責技術文件工作。他說，在操作人員面前有一張機器的圖片，以前需要在紙上尋找的所有東西，如今在屏幕上一目了然。系統以文本形式報告故障信息，并很快以圖片的形式顯示故障點。操作工可直接在屏幕上選擇最重要的安裝工位和閥門島，根據圖形提供的信息，快速確定故障點，用手指在觸摸屏上控制單個的閥門。

　　對操作指令的介紹被編譯成一個多媒體文件，操作人員可以在監控器上直接調用完整的（PDF格式）操作手冊。

　　一些外購的外圍設備，如標簽機和打印機，可用標準接口連接。Hornberger先生表示，這樣做，操作起來也相當容易。“如采用傳統的PLC寫入這個打印接口非常耗時間，最多可持續兩個星期。”

　　當然，工廠規模越大，上面提到的簡單化方案越能顯示它在節約成本方面的重要性，因為它可以取代更多的硬件PLC和硬件NC。不過目前PC控制還不能對很小的機器提供廉價的方案，Hornberger 說：“在這種的情況下，我們希望使用Windows CE或內嵌式NT系統。”

　　在主設計中，也利用了TwinCAT 的NC功能，從而大大減少了在傳統NC硬件上的投入。Hornberger 先生回憶道：“以前采用傳統的PLC硬件時，需加上昂貴的智能控制器去完成對機器軸的控制。”該控制器通過總線連接從PLC那里接收命令。現在，采用TwinCAT后，只需簡單的控制器就足夠了，控制器從PC獲取指令。在VARTA工廠案例（有8個軸）中節約了大量資金，也沒有必要用專門的總線作并行數據傳輸。

　　在全神貫注進行主設計時，Hornberger 先生描述了多任務的優點：“我們為每一個控制步驟定義一個任務的響應時間，比如1、10或者100毫秒。”

　　機器和外圍設備的全套軟件被安裝在Beckhoff的箱式系列工控機中，工控機則直接安裝在靠近機器的地方。平滑流暢的控制面板裝著人們熟悉的Windows界面，被安裝在可旋轉的支架上。

　　Koch 公司非常信賴Beckhoff的數據傳輸技術。Lightbus（光導總線）是以光纖為介質的一種現場總線，總線端子則是作為I/O的接口。Hornberger先生如是說：“以前我們必須用導線把PLC和NC控制信號并行連接到軸上，而現在采用了Beckhoff的總線端子后，我們可以把光導總線站點放在設備的任何一個地方，傳遞各種信號。”Koch公司采用總線端子的目的主要是連接分散的信號。一般的總線生產廠家，一個站只有8點，16點或者32點的端子模塊，所以不夠靈活。而Beckhoff總線端子安裝在導軌上，根據具體工藝需要和信號類型自由組合。因此，外圍設備對實現標準化生產也起到了相當的作用。支持多種現場總線的Beckhoff 耦合器通過總線把信號傳到PC機里。



使用Beckhoff總線端子保證了Koch包裝機內部大間隔尺度分布式安裝簡單且靈活的布線。

獨立的總線端子使接線非常靈活方便
　　實際應用中，總線端子有方便接線的優點，它可以在現場設備和機器上直接接線。需要時，只需插入一塊總線端子，與控制器的數據交換就很容易地建立起來了。Heinrich Hornberger 說道：“如果在一條生產線上運行不同協議的總線，比如要和另一臺機器建立通信，只要加上一個匹配的總線耦合器，整個工廠就運行起來了。”但Koch公司沒必要采用不同的總線連接方式。無論用什么信號、模擬量、數字量或者PC機上的RS232接口，都能連接到各種開放式總線系統中。而以前要達到這樣的目的，必須通過電纜作并行連接。

　　據Hornberger稱，Beckhoff的Lightbus 通過光纖傳輸數據，相對于標準的通信電纜還有其他的優點。他這樣解釋道：“平時，采用銅質電纜傳輸，我們有時必須要考慮干擾問題，例如屏蔽線的正確安放，插頭的松動等，而Lightbus就沒有這個問題。”

　　光纖電纜很容易鋪設，而且不會有什么問題。一旦安置好，Lightbus就開始工作。Hornberger強調了Beckhoff解決方案的優點：“對故障的搜索經常只是在電纜傳輸的開始階段。”此外，對于Lightbus來說，在現場作長距離的信號傳輸也不成問題。

　　生產線上各個工位之間的不同電位將不會產生不良影響，當分布式站點之間的距離為300米以內時，所有的信號可以每秒2.5兆的速率傳輸，并且可滿足用戶所期望的強度。

包裝機械是這樣工作的: