Spoločným mostom pre riadenie Beckhoff sú IPCs (priemyselné počítače) a softvér TwinCAT. TwinCAT je všeobecný názov pre celý rad rôznych softvérových nástrojov, rozšírení a doplnkov integrovaných do jedného prostredia. Veľmi zjednodušene povedané, TwinCAT je real-time softvér, ktorý z priemyselného počítača urobí riadenie pre najrôznejšie úlohy (od PLC až po neurónovú sieť) a tvorí tak jadro riadiaceho systému. Na pochopenie nám pre začiatok bude stačiť základné rozdelenie TwinCAT na:
a) prevádzkové (run-time) prostredie, ktoré beží na IPC, spracováva a vykonáva nami nahranú aplikáciu,
b) vývojové prostredie, ktoré umožňuje písanie a ladenie kódov, ako aj tvorenie a nastavovanie danej konfigurácie.
Toto prostredie je jednotné naprieč všetkými platformami Beckhoff, takže stačí znalosť jedného prostredia na vývoj všetkých aplikácií, od tých základných až po tie najpokročilejšie. Vývojové prostredie je integrované do MS Visual Studia a využíva tak jeho výhody na prácu s programom. Navyše je vývojové prostredie TwinCAT úplne zadarmo vrátane trial prevádzkového prostredia na vytváranie a ladenie kódu, čo uľahčuje začiatky nielen s riadením Beckhoff, ale aj so vstupom do problematiky riadenia priemyselnej automatizácie všeobecne. Programovanie v TwinCAT-e je dané normou IEC 61131-2, ktorá okrem iného udáva možnosti využitia rôznych programovacích jazykov, od textových po grafické, ako sú diagramy Ladder alebo Function Block, ktoré sú pri používaní Entry Level PLC veľmi časté. Aby bolo riadenie komplexné, je nutné zaistiť aj komunikáciu s perifériami. Na to Beckhoff aktuálne a primárne používa priemyselnú zbernicu EtherCAT.
Po tomto krátkom predstavení systému sa dostávame k samotnému CX7000, ktorý má byť hlavným obsahom tohto článku. Ako už bolo povedané v úvode, Beckhoff stavia svoje riešenie riadenia na PC platforme a ani CX7000 teda nie je výnimkou. Preto si treba uvedomiť, že nejde o klasické PLC. Riadenie je zaistené kombináciou Embedded PC (EPC) a spomínaného real-time softvérového riadenia TwinCAT 3. Už na úvod predstavenia CX7000 si musíme povedať, že nejde o nijako zvlášť výkonné PC, aj keď na pomery daného segmentu svojím výkonom vyčnieva. Výkon hardvéru CX7000 úplne zodpovedá koncepcii tohto riadenia a zohľadňuje ekonomickú stránku veci. Predsa len ide o najlacnejší a najmenej výkonný EPC v aktuálnej ponuke Beckhoff, avšak na základnú automatizáciu je tento výkon viac než dostačujúci.
Najprv bude dobré vyjasniť si, čo myslíme pod pojmom CX7000. CX7000 je vo väčšine prípadov myslené ako marketingové označenie celého radu, ale aj jedného konkrétneho modelu. Všeobecne by sa mal rad označovať skôr CX70xx. Práve toto rozlíšenie budeme ďalej v článku používať. CX7000 je teda základným modelom celého radu CX70xx. Jednotlivé modely tohto radu sa potom odlišujú rôznymi integrovanými komunikačnými rozhraniami. Ďalší už uvoľnený model radu CX70xx je CX7080 s integrovaným rozšírením na sériovú komunikáciu RS232/RS485. Do budúcnosti sa počíta s obohatením radu CX70xx o modely s rozšírením najmä pre najrôznejšie priemyselné zbernice ako PROFINET, CANopen, Ethernet/IP atď., ale aj pre ethernet. Celé riešenie CX70xx je tiež veľmi kompaktné, rozmery sú iba 49 mm x 100 mm x 72 mm.
Výpočtový výkon radu CX70xx zaisťuje procesor ARM Cortex™-M7, 480 MHz v kombinácii s 32 MB RAM a rozšíriteľnou microSD kartou do 8 GB (v základe 512 MB). O zachovanie remanentných dát sa stará 4 kB NOVRAM. Softvérový chod systému je tu zaistený pomocou operačného systému TC/RTOS, teda kombináciou TwinCAT run-time a systému FreeRTOS.
Keďže ide o najzákladnejšie riadenie, nemožno tu využiť všetky možnosti a benefity veľkých systémov. Sú tu pevne dané možnosti, ktoré sú pri vyšších systémoch riešené v rámci licencií. Pri CX70xx môžeme využiť tieto funkcie: ADS, IO, PLC, Controller Toolbox, Temperature-Controller, Modbus-RTU a Serial Communication. Tie sú už súčasťou každého CX70xx a nemožno ich akokoľvek meniť alebo rozširovať. CX70xx je tiež vybavené USB portom na pripojenie prídavného pamäťového média a portom RJ45 umožňujúcim komunikáciu cez ADS, TCP a UDP, ktorý je však určený predovšetkým na komunikáciu medzi vývojovým prostredím TwinCAT a prevádzkovým prostredím v CX70xx.
Súčasťou každého zariadenia CX70xx je integrovaný I/O modul s ôsmimi multifunkčnými vstupmi a štyrmi multifunkčnými výstupmi, ktoré možno kombinovať a využiť v rôznych módoch ako: 100 kHz čítač, 100 kHz inkrementálny enkodér, PWM alebo ako kombináciu digitálnych vstupov (24 V DC, filter 3 ms, spínací typ 3) alebo analógových vstupov (0 – 10 V, 12 bit) a digitálnych výstupov (24 V DC, 0,5 A). Tie možno jednoducho konfigurovať v rámci prostredia a vybrať si tak funkciu vstupu alebo výstupu z viacerých možností.
S cieľom prípadného ďalšieho rozširovania I/O je CX70xx vybavené integrovaným kombinovaným rozhraním pre K-bus a E-bus (EtherCAT) a možno ho dopĺňať o ďalšie I/O terminály. Možnosť rozšírenia o ďalšie I/O terminály nie je pri takom malom systéme v takomto rozsahu bežnou záležitosťou. V prípade K-busu hovoríme o rozšírení viac ako 500 terminálov a v prípade E-busu môžeme systém rozšíriť o celých 65 535 EtherCAT slave. Obrovským benefitom je možnosť použiť terminály SAFETY a riešiť tak bezpečnosť v rámci projektu či terminály Motion s jednoduchým riadením pohonov pomocou pripravených knižníc Drive Motion Control. To umožňuje riadiť servomotory s výkonom cca do 400 W a krokové motory cca do 250 W. Vzhľadom na svoje zameranie CX70xx neimplementuje technológiu EtherCAT XFC (eXtreme Fast Control) a funkciu EoE (Ethernet over EtherCAT).
Samotná práca s CX70xx je rovnaká ako s akýmkoľvek iným súčasným riadením Beckhoff. Pre tých, ktorí sa ešte s riadením od spoločnosti Beckhoff nestretli, je začiatok veľmi jednoduchý, a pre tých, ktorí už skúsenosti majú, je ešte jednoduchší. Postup sa dá opísať skrátene v pár nasledujúcich vetách. Stačí si zo stránky www.beckhoff.com stiahnuť a nainštalovať softvér TwinCAT 3 a tým je vývojové a testovacie prostredie TwinCAT 3 pripravené na použitie. CX70xx potom na sprevádzkovanie stačí dvojaké napájanie 24 V, jedno pre systém a druhé pre I/O komponenty. Keď máme takto pripravený vývojový PC a CX70xx, zostáva už iba vytvoriť fyzické prepojenie pomocou ethernetového kábla. Následne stačí mať nastavené sieťové karty v rámci rovnakej siete. Na pridelenie IP adresy môžeme využiť DHCP server, pretože CX70xx má prednastavené DHCP, alebo možno sieťovej karte ručne priradiť fixnú IP adresu. Na vytvorenie softvérového spojenia slúži tzv. Route, teda ADS prepojenie medzi vývojovým a prevádzkovým prostredím TwinCAT. Potom sa už dá priamo pripojiť a pracovať so spomínaným hardvérom, teda nahrávať, konfigurovať projekt či nechať vykonávať želaný kód.
CX70xx má na súčasnom trhu veľký potenciál. Prináša veľa možností do segmentu Entry Level PLC, ktoré možno využiť a vytvoriť tak veľmi elegantné riešenie najrôznejších aplikácií. To je možné predovšetkým vďaka pripojeniu veľkého množstva rôznych I/O terminálov. Medzi tie špecifickejšie terminály patria terminály SAFETY a Motion či komunikačné terminály, vďaka ktorým možno napríklad CX70xx veľmi dobre využiť ako komunikačnú Gateway na priemyselnú komunikáciu. CX70xx môže slúžiť aj ako moderná alternatíva k predtým používaným regulátorom Beckhoff radu BC a BX. Pre začiatočníkov s priemyselnou automatizáciou je CX70xx veľmi dobrým vstupným bodom s bohatými možnosťami. Vďaka jednotnej vývojovej platforme TwinCAT je v prípade potreby veľmi ľahké preniesť získané skúsenosti s CX70xx na vytvorenie náročnejších aplikácií s využitím výkonnejších systémov.
