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TwinCAT高级语言编程接口

尚德明1
TwinCATSoftPLC

.工业软PLC分类：
实时运行核：
.使用操作系统的实时性
.自主研发实时核
编程语言PLC程序执行机制和Windows应用程序的执行机制不同，Windows应用程序是通过消
息机制触发，而PLC程序的执行时通过一个定时器自动定期触发。
因此对于软PLC来说，定时器的精准直接影响PLC逻辑执行的准确性和效率。
自主开发的实时核和操作系统依赖性小，更稳定，更准确。目前世界上主要有三家公司开发了
实时核：Beckhoff，IntervalZero，TenAsys。目前我们公司的实时核还不对外开放，TwinCAT3以
后将对外开放，对外开放就意味可以使用高级语言来编写PLC程序。目前TwinCAT系统中想使用高
级语言来进行控制只能使用操作系统的实时系统通过R3IO来实现另外一种软PLC。

：编程语言
计算机高级语言（如C++）（R3IO）
IEC61131-3国际编程标准

2
高级语言和下位的通讯方式

.上位用户界面和BECKHOFF产品通讯主要方式：
.实时非远程：R3IO
.非实时远程：ADS通讯,Modbus,OPC

.文档:
.R3IO:
.InformationSystem->TwinCAT->TwinCATR3IO
.ADS:
.InformationSystem->TwinCAT->TwinCATSystem->TwinCAT
Connectivity

3
通讯方式比较

通讯周期:
.R3IO通讯时间可以忽略，数据交换时间取决于定时器，CE试用
BECKHOFF提供的TcTimer可以达到100微秒
XP系统最小在1毫秒左右
.ADS通讯时间在2-3毫秒左右.但是考虑到ADSServer的响应时间，
一个命令周期可能需要200毫秒
系统拓扑:
.R3IO是通过指针直接访问IO内存映像.本地操作（把它当成高级语
言编写的PLC）
.ADS是网络通讯,可以是远程访问

Modbus和OPC的性能和ADS在水平
以下主要介绍ADS通讯

4
ADS简介

在BeckhoffTwinCAT系统中，各个软件模块（如TwinCATPLC、TwinCATNC、Windows应用
程序等）的工作模式类似于硬件设备，它们能够独立工作。各个软件模块之间的信息交换通过TwinCAT
ADS而完成。ADS（AutomationDeviceSpecification）即自动化设备规范，它为设备之间的通讯提供
路由。
在TwinCATPC和Beckhoff的CX、BX、BC系列控制器中都包含TwinCAT信息路由器。因此各
个ADS设备之间都能够交换数据和信息。
ADS服务有TwinCAT服务程序提供，当PLC中需要调用操作系统功能时也是通过ADS命令来驱动
TwinCAT服务来完成（如文本文件读写，获取系统时间等）。
基于ADS的TwinCAT系统构架如下图所示：

5
ADS通讯协议概述

.ADS协议处于网络通讯协议的应用层。

TCP/IP模型OSI模型

应用层

传输层

Internet层

网络接口层

6
TwinCATADS设备标识

每台TwinCATADS设备都有各自不同的AdsAmsNetId和AdsPort（端口号），
以相互区别。
AdsAmsNetId是TCP/IP地址的扩展，是TwinCATMessageRouter，存在于每
台TwinCATPC或BeckhoffCX、BX、BC系列控制器中。例如：如果一台PC的IP
地址是“192.168.2.10”，那么它的AdsAmsNetId就是“192.168.2.10.1.1”。当然，
也可以对AdsAmsNetId进行修改。
每台ADS设备（ADSServer）的AdsPort都各不相同，且固定不变。而ADS客
户端（ADSClient）应用程序的AdsPort则是可变的。不同ADS设备的AdsPort如下
图所示：

ADS设备AdsPort

Run-timesystem1801

Run-timesystem2811
PC控制器中的PLC
Run-timesystem3821

Run-timesystem4831

AdditionalTask1301
自定义任务（AdditionalTask）
AdditionalTask2302

BCxxxx控制器中的PLC800

NC500

7
ADS通讯方式

ADS设备之间的通讯有多种方式，不同方式有不同的特点。
1.一般的ADS通讯（GeneralADSServices）
-异步方式（Asynchronous）
ADS客户端向ADS服务器发送ADS请求，同时客