解法
在1980年代,工厂控制意味着硬件PLC——坚固但僵硬,昂贵且计算能力有限。1986年,位于德国费尔的家族自动化公司Beckhoff推出首个基于PC的机器控制系统,为其目标应用——双头斜切锯带来了显著的产能提升。
范式转变在于将控制功能从专有硬件中抽象出来,并运行在工业IT组件上。1996年推出的TwinCAT使这一理念系统化:Windows的实时扩展将标准PC转变为确定性控制平台,用于PLC、运动控制、测量,后来扩展到视觉、机器人和AI工具,并支持IEC 61131-3编程。
结果可量化:PLC周期时间降至约100微秒,内存实际上无限,单个控制器管理的轴从10个增加到超过1000个,同时每个轴的成本下降。2003年推出的EtherCAT成为全球性现场总线标准,这种开放的方法取代了整个行业中的封闭黑箱系统。
取得了什么结果
将控制逻辑转移到运行在标准PC上的软件中
为什么有效
标准PC遵循摩尔定律,因此控制性能自动提升
一个平台上的软件取代了多个专有黑箱
开放标准使机器制造商减少了对单一供应商的依赖
每轴成本下降,使机器能够经济地增加更多自动化
可以借鉴什么
当现有硬件昂贵且封闭时,将功能从机箱中解耦:将其置于通用PC上的软件中,让摩尔定律完成其余工作。
后续
PC控制成为一场行业运动:到2020年代,该行业明显从专有黑箱控制器转向开放、标准化的系统,Beckhoff的TwinCAT和EtherCAT技术在全球市场得到应用,该公司将在2026年庆祝该方法实施40周年。
从这里,追溯依据
参考来源
- Beckhoff feiert 30 Jahre Automatisierungsplattform Twincat Smart Production · smart-production.de ·
- 40 Jahre PC-based Control Beckhoff Automation · beckhoff.com