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X20CP1382属于贝加莱紧凑型Compact CPU系列,从2016年一出世就自带“网红”气质。作为贝加莱高性价比的产品之一,X20CP1382完美结合了PLC通用控制平台和运动控制功能,配合贝加莱通讯高度开放的特点,成为市场上少见的没有短板的全能产品。
贝加莱的控制系统是基于PC架构的,因此,其选型与传统PLC具有不同之处,因为其任务周期计算并非按照单循环扫描方式,而是按照CPU的任务等级进行划分。
贝加莱的控制器针对不同的场景分为X20系列、基于HMI的控制、工业PC、Mobile Automation系列,与市面上传统PLC有很多显著的区别,对比见表1。这些性能特点决定了贝加莱控制器可适用于针对高级的机器控制任务编写算法,并且具有开放的网络连接以及远程服务能力。其最具代表性的,市面上较为主流、性价比超高的就是明星产品X20CP1382。
项目 | 贝加莱PLC | 传统PLC |
---|---|---|
操作系统 | 定性分时多任务操作系统+Windows | 无操作系统 |
存储能力 | 512MB RAM可插入CF卡 | 16位-512kB32位-1G寻址 |
运动控制能力 | 直接运动控制算法 | 需额外运动控制模块 |
回路调节能力 | 支持多路回路调节 | 逻辑控制为主 |
语言支持能力 | IEC61131-3C/C++/Basic | IEC61131-3 |
总线支持 | 标配POWERLINK支持主流总线 | 各家总线不同 |
图形显示 | 支持 | 不支持 |
Web技术 | 支持 | 不支持 |
FTP服务器 | 支持 | 不支持 |
OPC UA over TSN | 支持 | 目前大部分还不支持 |
表1:贝加莱PLC与传统PLC的比较
1、产品介绍
a)软件无缝对接的平台
先看硬件:
400MHz主频X86 CPU,256 MB DDR3 RAM,2 GB eMMC Flash
再看系统:
Automation Runtime实时多任务操作系统(底层为Vxworks)
软硬件的完美结合带来了超高的实时性和稳定性,抢占式多任务操作系统可以保证用户程序以指定的任务周期执行。微内核的操作系统占用资源极低,X20CP1382最快任务周期可以达到1ms。最多8个任务等级,每个等级不限任务数。
图2:Automation Studio任务视图
b)丰富的接口
图3:X20CP1382接口图
丰富的接口也是贝加莱产品的一大特点:
背板总线X2X
X20CP1382可以通过X2X总线方便的在右侧扩展IO及通讯模块
1x以太网接口
以太网口支持编程,平台自带的库可以支持UDP/TCP通讯,Modbus TCP,OPC UA,Http(Server/Client)
1x Powerink接口:
Powerink实时以太网总线主要用于连接伺服等高速设备,也可用于扩展IO或通讯接口。
2x USB2.0接口:
X20CP1382上自带的两路USB接口可接入U盘,键盘,打印机,扫码枪等USB设备
支持U盘下载程序,保存数据。
1x CAN总线接口:
X20CP1382自带的CAN总线接口可以通过程序编程进行自由通讯。也可以配置成CANopen主站,并通过配置的方式连接CANopen从站。
1x RS232接口:
X20CP1382自带的RS232接口支持Modbus RTU通讯,也支持编程实现自由口通讯。
1x扩展插槽:
CP1382可以通过扩展插槽扩展更多总线接口,包括Powerlink,X2X,RS232,RS485,ASI ,标准CAN,CANopen主站/从站,DeviceNet 主站/从站,Profibus DP 主站/从站, Profinet IO 主站/从站,EtherNet/IP 主站/从站,EtherCAT 从站。
c)集成IO
图4:X20 IO引脚图
2、形神兼备的软件平台—— 贝加莱Automation Studio
图5:贝加莱软件架构
一个软件对应所有产品是贝加莱Automation Studio平台一贯的理念。
Automation Studio(以下简称AS)平台不仅是一个开发软件,它是包含编程、诊断、运动控制、HMI、安全Safety的完整平台。
AS平台的开发语言支持IEC标准的六种开发语言(LAD,IL,ST,FBD,CFC,SFC),除此外还支持C/C++语言开发,以及贝加莱自创的Automation BASIC语言开发。
强大的HMI开发工具支持所见即所得的方式开发人机界面,由于和PLC开发同在AS平台下,显示控件的变量连接变得极为方便。集成的VNC服务器可以实现方便的远程界面访问。除了传统的人机界面开发方式,还可以开发基于HTML5的人机界面,解锁无限可能。
最后不得不提的是贝加莱的运动控制:
3、实用案例
X20CP1382自2016年推出至今有四年多时间了,是贝加莱控制器的明星,其广泛适用于各行各业,目前用量较为集中的行业:光伏、电子、塑料、风电、包装等。
典型案例1—转运机
设备介绍:
转运机用于在脉动式垂直包装机和连续式装盒机之间转移物料。
配置:
X20CP1382 + 5轴ABB E190伺服(Powerlink总线) + 第三方HMI
方案说明:
典型案例2—机器视觉检测设备
设备介绍:
设备通过两个伺服控制物料的高速移动,物料移动到指定位置时,通过一组相机拍照后分析照片找出是否有暇疵并进行剔废。
配置:
X20CP1382 + 2轴Powerlink伺服
方案说明:
典型案例3--12寸半导体晶圆划片机
设备介绍:
划片机是半导体生产的后道工序之一,整片晶圆需要通过划片机切割为一个个的独立芯片。生产过程中的故障可能会导致很大的损失,所以对控制系统的稳定和可靠性有较高的要求。
配置:
X20CP1382 + IF2772 + 12轴CANopen总线伺服/步进 + windows上位机
方案说明:
典型案例4--移动车载/AGV方案分析
移动车载行业中,CAN总线得到了广泛的使用,无论是J1939,CANopen底层都是CAN总线。在贝加莱系统中,通用CAN总线接口可以方便的配置或编程来适配J1939总线或CANOPEN总线。对于X20CP1382来说,自带1路加上扩展2路就已经可以支持3路CAN总线。除此之外,贝加莱还可以通过Powerlink总线或背板X2X总线扩展更多的CAN/RS232/RS484接口。
贝加莱提供了丰富的车载总线支持库,包括针对J1939协议的mappJ1939库,针对CANopen的asCANopen库,针对非标CAN总线设备的ArCAN库。通过这些库,可以实现灵活的集成能力,再配合上贝加莱的SDC通用运动控制功能,强大的网络通讯能力,文件处理能力,C/C++的算法移植的潜力,将会给车载控制器带来新的应用场景。
4、总结
贝加莱控制器由于基于PC架构,在控制形式上也是较为丰富的,有与传统PLC PK的X20系列、还有基于HMI的控制、工业PC、Mobile Automation系列,但是根据自己多年项目经验积累,尤其推崇这款一款高性价比、几乎没有短板的产品X20CP1382。不但可以用在不同的工控行业和应用场合,尤其作为一款集成了运动控制功能的PLC,是非常有竞争力的。
作者简介
陈巍:
现任北京亿德同创自动化技术有限公司技术总监,工控行业15年老兵,精通运动控制,总线通讯。主要服务OEM客户,涉及包装、印刷、制药、物流等行业。