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Artikel und Hintergründe zum Thema

Beckhoff

Marlene Arntz | Andrea Gillhuber,

Konsequente Multicore- und Multitask-Unterstützung

Auf eine konsequente Multicore- und Multitask-Unterstützung setzt Beckhoff bei seiner aktuellen Motion-Control-Generation ‚TwinCAT MC3‘. Durch ihre modulare Architektur lassen sich auch mit ‚TwinCAT NC2‘ realisierte Achsen nahtlos einbinden.

© Beckhoff

[ENG] Motion Control ist seit der Vorstellung von TwinCAT im Jahr 1996 ein wesentlicher Bestandteil der Automatisierungsplattform. Schon in ‚TwinCAT NC2‘ werden Achsen in Achsobjekte abstrahiert, sodass sich die Achsen simulieren und unabhängig von der Hardware programmieren lassen. Zudem steht ausgehend von einfachen Einzelachsbewegungen über komplexe Achskopplungen bis hin zu darauf aufbauenden Bahnplanungen ein breites Spektrum an Funktionalitäten für jeden Anwendungsfall zur Verfügung.

 

Mit ‚TwinCAT MC3‘ skaliert sich die mögliche Achsanzahl und Komplexität der Anwendung entsprechend dem TwinCAT Plattform Level.

© Beckhoff

Auch die aktuelle Motion-Control-Generation ‚TwinCAT MC3‘ ist vollständig in das TwinCAT-System integriert und ermöglicht eine Abstraktion von Achsen. Ergänzend bringt die aktuelle Version durch eine neue und modulare Architektur zusätzliche Vorteile mit sich. Dazu zählen unter anderem die umfassende Multicore- und Multitask-Unterstützung – mit der Möglichkeit, dass synchronisierte Bewegungen über alle verwendeten Prozessorkerne hinweg erfolgen können. Außerdem entfällt die bisherige Beschränkung der Achsanzahl.

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Optimierte Ausnutzung der CPU-Leistung

Mit ‚TwinCAT MC3‘ skaliert sich die mögliche Achsanzahl und Komplexität der Anwendung entsprechend dem TwinCAT Plattform Level.

© Beckhoff

Die nahtlose Integration in das Automatisierungssystem bedeutet, dass die Motion-Control-Lösung sich nicht nur parallel zu den anderen TwinCAT-Funktionen auf einem System betreiben lässt, sondern auch mit den anderen TwinCAT-Funktionen interagieren kann. So kann ‚TwinCAT MC3‘ parallel zur bisherigen Motion-Control-Lösung NC2 betrieben werden. Zudem sind MC3-Achsen auch auf bestehende NC2-Achsen koppelbar. Dies ermöglicht es, neue Maschinenkomponenten mit ‚TwinCAT MC3‘ umzusetzen, ohne die bestehenden, NC2 verwendenden Maschinenkomponenten anpassen zu müssen.

Auch der ‚TwinCAT Drive Manager‘ unterstützt bei der Inbetriebnahme von Beckhoff-Antriebslösungen und kann, wie für NC2 gewohnt, MC3-Konfigurationen und -Achsen automatisch mit Standardparametern erstellen. Als Diagnosetool steht ‚TwinCAT Scope‘ zur Verfügung. Mit ihm lassen sich Bewegungen und Dynamiken aufzeichnen und anschließend mithilfe verschiedener Werkzeuge manuell analysieren.

Optimierte Ausnutzung der CPU-Leistung

TwinCAT MC3 ist eine neue Generation von Motion Control, die alle Vorteile einer modularen Architektur bietet.

© Beckhoff

Durch die konsequente Multicore- und Multitask-Unterstützung kann mit der aktuellen Motion-Control-Generation die CPU-Performance des Steuerungsrechners optimiert ausgenutzt werden. Infolgedessen skaliert sich die mögliche Achsanzahl und Komplexität der Anwendung entsprechend dem gewählten TwinCAT Plattform Level: In diesem Zusammenhang bedeutet ‚Multicore‘-Unterstützung, dass sich ‚TwinCAT MC3‘ bedarfsgerecht auf mehrere CPU-Kerne verteilen lässt; dabei sind synchronisierte Bewegungen über alle verwendeten CPU-Kerne möglich. Multitask-Unterstützung bedeutet, dass auf einem CPU-Kern Achsen mit unterschiedlichen Zykluszeiten betrieben werden können – passend zu den Geschwindigkeiten und Aufgaben der jeweiligen Achsen. So ist eine optimierte Ausnutzung eines CPU-Kerns möglich, da die „schnellste“ Achse nicht zwangsweise den Takt für alle Achsen vorgibt. Auf diese Weise können die Achsen eines Transportbands mit Delta-Picker mit 1 ms Zykluszeit betrieben werden, um ein schnelles Aufnehmen der Werkstücke sicherzustellen, während die Achsen zur Breitenverstellung des Transportbands mit 4 ms Zykluszeit auf demselben CPU-Kern betrieben werden.

Vorteile der Hardware- unabhängigkeit

Durch die Abstraktion in Achsobjekte ist auch bei ‚TwinCAT MC3‘ die Unabhängigkeit von der verwendeten Motion-Hardware gegeben.

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Wie bei der bisherigen Motion-Control-Lösung werden bei ‚TwinCAT MC3‘ die Achsen in Achsobjekte abstrahiert, welche die Hardware und die Programmierung voneinander trennen. Auf diese Weise entsteht eine Hardwareunabhängigkeit. Dadurch ergeben sich mehrere Vorteile. So können Achsen simuliert werden, wobei auch eine Mischung aus realen und simulierten Achsen in einem Projekt möglich ist. Die Umschaltung zwischen realer und simulierter Achse kann in der Konfiguration mit einem Mausklick sowohl für eine einzelne Achse als auch für eine Gruppe von Achsen erfolgen. So ist es möglich, die Achsen ohne Verbindung zur Hardware zu programmieren. Hierdurch reduziert sich die Inbetriebnahmezeit an der realen Maschine. TwinCAT ist eine offene Steuerungsplattform, die neben dem Kommunikationssystem EtherCAT auch weitere gängige Feldbussysteme unterstützt.

Marlene Arntz ist im TwinCAT Produktmanagement – Motion Control und Robotik bei Beckhoff Automation tätig.

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Unterschiedlichste Antriebssysteme wie Servo-, Schritt- und DC-Motoren sowie das Produkttransportsystem ‚XTS‘, werden gleichermaßen in Achsobjekte abstrahiert und lassen sich somit einheitlich programmieren. Zur Programmierung steht die TwinCAT-Bibliothek ‚Tc3_Mc3‘ zur Verfügung, mit den bereits aus der NC2 bekannten PLCopen-konformen Funktionsbausteinen.

Zudem werden mit ‚TwinCAT MC3‘ nun auch Hydraulik-Achsen unterstützt und vollständig integriert. Die allgemeine Programmierung erfolgt hierbei über die gleichen PLCopen-konformen Funktionsbausteine, wie sie für elektrische Achsen genutzt werden. Für spezielle Fluid-Power-Funktionalitäten gibt es zudem eine Bibliothek mit ergänzenden Funktionsbausteinen.

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