自动化和过程控制技术集成在同一个系统中 — 从油漆车间的设备控制到楼宇自动化

通用控制平台：从防爆应用到大型流程工业设备

借助通用组件及丰富的跨行业专业知识，倍福基于 PC 控制技术实现了开放式自动化系统。PC 控制技术始终将自动化软件中的智能控制与 IT 及自动化领域中成熟的标准技术融合在一起，将 PLC、测量技术和运动控制等所有功能集成到同一个系统中。倍福可为流程工业来提供全系列的防爆产品，用于实现从危险区 0 区到云端的无隔离栅通信的集成式解决方案。它们包括带有本安型 I/O 接口的 ELX 系列 EtherCAT 端子模块、高品质的 CPX 系列控制面板和面板型 PC 以及带有专用过程工艺界面的 TwinCAT 控制软件、用于简单物联网通信的硬件和软件模块，以及基于云的服务和系统组网的应用。对于新设备，可以将防爆功能直接集成到整台控制器中；而对于现有设备，可以简单地对倍福基于 PC 的控制器进行扩展。

工厂自动化、流程工业自动化和物联网通信整合在同一个系统中：

• 软硬件一体化平台
• 集成从危险区 0/20 区到云端的无隔离栅通信的过程控制技术
• 带有本质安全型接口的 EtherCAT 端子模块、防爆控制面板和面板型 PC，以及过程专用接口
• 基于 PC 的控制技术已在全球各个行业中获得广泛应用

一个平台，一个 CPU，一个总线

一个控制平台和一个高性能现场总线即可完成所有控制任务。倍福凭借其基于 PC 的控制技术，将应用广泛的 I/O 组件集成在同一个系统中。只需一个 CPU 和一个现场总线，就可以将所有针对测量任务、功能安全和防爆的 EtherCAT 端子模块轻松集成到一个针对实时应用的综合控制系统中。用户不再需要使用多个独立的解决方案，而是使用高效率的集成式解决方案。

简化现场设备的调试工作：TwinCAT

在 I/O 系统及 TwinCAT 开发环境中完全集成 HART 功能可以确保轻松实现项目规划和调试。集成 HART 功能让用户能够将 HART 现场设备直接集成到控制器中。此外，TwinCAT 可减少开发工作量：TwinCAT FDT 容器能够将现场设备的 DTM 管理器直接集成到 TwinCAT 开发环境中，因此能够在同一个环境中编写和配置现场设备。

倍福 CommDTM 能够将 TwinCAT 控制器无缝集成到现有的过程控制系统中。借助 CommDTM，可以将具有 HART 功能的 EtherCAT 端子模块连接的现场设备的 DTM 管理器集成到任何所需的 FDT 容器中。这样就可以在 FDT 容器中远程配置和参数化现场设备，而无需访问 PLC。由于 TwinCAT 中全面集成了 HART 协议，因此 工程接口中的所有功能都可以使用。

集成的控制器冗余提高了设备的可靠性

设备的可靠性在流程工业中发挥着重要作用，用户可以使用冗余架构防止单个控制组件出现故障，以进一步提高设备的可用性。TwinCAT Controller Redundancy 可以用于实现冗余的控制器操作。

这种系统集成的软件解决方案只需几个简单的步骤，就能够将两台运行相同 PLC 程序的标准工业 PC 设置成为冗余控制器运行。两台控制器之间实时网络通信实现了所需的同步，由于使用的是标准以太网，因此无需使用专用的硬件组件。这样可以轻松确保，在任何时候两台工业 PC 中只有一台控制现场总线模块，并且两台配备相同数据库的工业 PC 同步执行控制程序。当某台控制器出现故障时，另一台控制器将接管操作，以防止设备停机和数据丢失。

灵活的针对 NOA 方案的自动化组件

NAMUR 开放式架构（NOA）旨在不影响现有自动化系统的情况下，轻松、安全地获取数据，以实现工厂及设备的监测和优化。我们的模块化自动化组件可以针对这一应用提供大量灵活的解决方案。

很多智能现场设备除了提供测量数据还能提供大量其它数据；但这一些数据往往被忽略，例如，基于 4...20 mA 信号的 HART 现场设备。在这种情况下，控制器可以将设备数据通过 兼容 HART 协议的 I/O 模块进行采集，并通过 OPC UA 协议传输。根据不同的应用，也可以额外安装传感器进行状态监测。这里可以使用防护等级为 IP67 的 EtherCAT 端子盒。它们可以直接安装在现场，因而不会占用控制柜空间。

在所有行业中得到广泛应用：高速 EtherCAT 现场总线

自 2003 年倍福首次推出 EtherCAT 现场总线系统以来，它已在全球得到广泛应用，目前已成为很多行业中使用的通信标准。作为一种广泛应用于 PLC、运动控制、I/O 传感器、测量技术和安全技术的开放式高速现场总线，EtherCAT 也适合用于与防爆设备通信。换句话说，用户只需要一种通信技术就足够了。用户可以信赖倍福（EtherCAT 技术的创始者）深厚的专业知识，并能够从无所不包的 EtherCAT 架构的安全性和灵活性中获益。基于 EtherCAT 的控制系统具有灵活及开放的特点，能够集成第三方 EtherCAT 设备以及许多其它现场总线系统。借助 EtherCAT 的开放性，现有系统也可以像新系统一样优化，从而达到保护前期投资的目的。另一个事实也是出于同样目的：用户不需要担心版本控制问题：EtherCAT 只存在一个版本，基于 EtherCAT 开发的新产品总是兼容其上一代产品。危险区域用户也可以受益于 EtherCAT 的时间戳功能，即使在大型的系统中也可以确保测量的高质量和同步的高精度。此外，EtherCAT 具有 100 兆的数据传输率并集成完整的诊断功能，能够快速识别系统和设备中的故障：大幅缩短停机时间，简化维护工作，延长正常运行时间。ELX 模块支持 EtherCAT 通信的全部功能，可以一网到底。

EtherCAT 通过其扩展距离技术简化了大型分布式设备（如炼油厂、水处理厂或化工厂）中数据的采集。例如，可以使用两个端口支持扩展距离的 EtherCAT 耦合器 EK1101-0010 来实现这一点。它们可以在不使用中间基础设施组件的情况下进行距离长达 300 m 的通信。耦合器接受标准的 EtherCAT 端子模块。使用 EK1121-0010 端子模块，用户还可以将扩展距离分支耦合器直接集成到端子模块网段中，最远可连接 300 m 远的 I/O 站点。由于它可以兼容标准的 EtherCAT 设备，扩展距离技术不会对系统拓扑结构提出任何额外要求，因此可以仅根据个性化需求配置 EtherCAT 网络。

ELX 系列：本质安全型，通过 IECEx、ATEX 和 NEC/CEC 认证

倍福的 ELX 端子模块将高紧凑型远程 I/O 模块和隔离栅整合在一起，可以直接连接本质安全型现场设备。倍福 ELX 系列端子模块的高分辨率和高精度确保能够实现与非防爆区域相同的测量质量。I/O 端子模块的紧凑设计具有另外一个优点：既有最多具有 8 个本质安全型数字量输入的 12 mm 型号，也有最多具有 8 个本质安全型模拟量输入的 24 mm 型号。由于无需使用外部隔离栅，因此可以显著减少控制柜内的空间需求，从而具有成本优势。ELX 端子模块已经通过 ATEX 和 IECEx 认证，符合所有行业特定的防爆技术规范，并可用于全球几乎所有市场，从而减少了用户对不同地区不同供应商的依赖。倍福 I/O 系列处理的各种信号也支持广泛的用途：可为每个应用提供一个合适的 I/O 模块。流程工业领域的用户可以使用 ELX 端子模块实现结构超紧凑的经济型控制架构，并利用 EtherCAT 出色的诊断功能大幅减少系统停机时间。

ELX 端子模块可以优化几乎所有流程工业应用：

• 结构非常紧凑
• 隔离栅和信号端子模块结合于一体
• 直接连接本质安全型现场设备
• EtherCAT 协议直达每个端子模块
• 支持各种信号
• 通过各种认证
• 具有显著的成本优势

EPX 模块将 IP67 防护等级与本质安全结合于一体

EPX 系列 EtherCAT 端子模块将 IP67 防护等级与本质安全结合于一体，适用于在防爆区域实施模块化和无控制柜系统方案。坚固耐用的 EPX 模块可以直接安装在机器设备上，它可以采集防爆区 0/20 区的本质安全型信号。通过这种方式，它们可以在不能（也不应该）安装控制柜的危险区域进行可靠的数据采集。更重要的是，它们采用的模块化设计显著节省了安装空间，反过来又有助于降低成本。其它优点包括调试工作简单，可避免因触点分配问题而造成接线错误，而且更短的电缆长度便于采集现场信号。

安装在控制柜中的高精度测量产品：ELM 端子模块

ELM 系列 EtherCAT 高端测量模块专为工业应用而设计，缩短了常用工业控制柜环境中的安装时间。

有两个系列可供选择：采样率高达 10 kSps 的 ELM3x0x 系列用于高精度采集所有通道上的高动态过程的信号，采样率为 1 kSps 的 ELM3x4x 经济型系列用于测量动态性要求不高的信号。

这两个产品系列都支持分布式时钟、纳秒级的时间戳和现场总线诊断等成熟的 EtherCAT 功能。此外，EtherCAT 诊断解决方案具有 100 兆的数据传输率并集成完整的诊断功能，能够快速识别系统和设备中的故障。因此，EtherCAT 测量模块可以自动检测到错误的测量结果，以免被误认为是有效的测量。这样，可以确保无人值守、低维护设备的长期可靠运行。

防爆面板解决方案：外观优雅的 CPX 系列，采用铝质外壳

CPX 系列面板的推出很好地说明了倍福控制面板和面板型 PC 使用的成熟的多点触控技术也可提供用于甚至更坚固耐用的型号，符合危险区 2/22 区的要求。强大的功能和卓越的制造质量确保 CPX 面板即便在恶劣的工况条件下也具有很高的可靠性。电容式触控技术的操作与所有倍福多点触控面板的操作一样轻松。倍福面板的美观外形以及铝质外壳的外观仍然保留，让它们成为防爆环境中的视觉亮点。全面的 CPX 面板系列包括大量可供选择的显示屏格式、尺寸、安装选项及功能。视不同的应用领域，CPX29xx 和 CPX39xx 可以提供安装在电控柜中的控制面板，也可以提供可灵活安装在室内任何地方的控制面板。此外，CPX27xx 和 CPX37xx 系列无风扇面板型 PC 可以用于高度可靠的系统控制。

针对过程控制技术的多点触控面板：

• 电容式触控技术优化操作
• 高端设计
• 坚固耐用且可靠
• 大量可供选择的控制面板和面板型 PC
• 灵活的安装选项
• 防爆面板和采用 CP-Link 4 技术的工业 PC 之间的距离可达 100 m：通过一根标准 Cat.6A 电缆传输视频信号、USB 2.0 信号以及供电

控制器和远程 I/O 可助力实现灵活的拓扑结构

性能强大的工业 PC 构成中央控制站的基础，用于控制和监控整个设备过程。传感器和执行器通过使用现场总线耦合器将数据从现场传输给控制站的远程 I/O 连接。

相反，CX 系列嵌入式控制器已通过 ATEX 和 IECEx 认证，可以在 危险区 2/22 区使用，设备部件的控制系统可以安装在控制柜中本地运行，为实现更高效的过程自动化开辟潜力，特别是在模块化方面。此外，TwinCAT 自动化软件的各种功能都可以直接在现场使用。

在这两种情况下，适当选择控制器或耦合器可以确保通过所需协议与上层系统通信。

针对流程工业的 TwinCAT 软件平台：Module Type Package（MTP）

Module Type Package（MTP）解决方案可以实现过程控制系统的模块化的标准化。MTP 根据不同方面对各个模块进行描述，包括其接口和可执行服务。模块相关的信息存储在 MTP 文件中，然后导入到上位控制器（流程编制层，POL）中。这样就可以将模块自动集成到 POL 中，从而能够高效地调试和互联不同厂商提供的模块。此外，MTP 还提高了系统的灵活性，因为开发工作量减少后，能够快速更改模块部署。

将 MTP 解决方案集成到 TwinCAT 中，简化了通过自动生成 PLC 编程所需的源代码和库的方式实现的设备模块自动化，最后打造一个预制的项目结构，用户只需编写服务状态的流程专用功能即可。随后，可以直接从 TwinCAT 项目中导出包含模块描述的 MTP。

TwinCAT MTP 的优点：

• 自动生成和导出 MTP
• 高度可定制化，易于适应现有流程
• 具有符合 IEC61131 标准的功能块库
• 导入 MTP/P&ID 简单便捷
• 与 TwinCAT 开发环境无缝集成
• 可与 TwinCAT XCAD Interface 结合使用

ELX 端子模块：本质安全型信号传输和功能安全

倍福通过将安全技术全集成在自动化系统中，以满足过程控制技术在功能安全方面日益增长的需求。结构紧凑且采用模块化设计的 TwinSAFE 安全解决方案被无缝集成到控制平台中。因此，基于 PC 的控制技术为满足功能安全和防爆要求提供统一的平台。使用 TwinSAFE SC 技术扩展过的 ELX 端子模块能够直接连接危险区 0/20 区中的本质安全型现场设备，安全等级达到 EN ISO 13849-1 标准中的 PL d/Cat 3 或 EN 62061 标准中的 SIL 2 等级。

安全技术与本质安全防爆技术集成在同一个系统中：

• 外壳仅 12 mm 宽，最多 4 通道的高度紧凑解决方案
• 种类众多的模拟量信号
• 具有 TwinSAFE SC 功能的 ELX 端子模块可以直接连接危险区 0/20 区中的本质安全型设备
• 安全等级最高可达 PL d/SIL 2
• 具有显著的成本优势

TwinCAT：针对流程工业的控制平台

倍福公司通过 TwinCAT 控制软件提供了一个可用于更加复杂控制的中央平台。除了传统的 PLC 控制之外，用 C++ 或 MATLAB^® and Simulink^® 编写的算法也可以在实时核中执行。此外，TwinCAT 还能够实现 HMI，通过 TwinCAT IoT 实现安全的云连接，以及通过 TwinCAT Analytics 实现基于云的分析功能。基于 PC 的控制技术的应用领域随着特定的过程技术协议和接口的广泛整合进一步得到了扩展。TwinCAT 支持如 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等通用协议，涵盖所有应用领域。

自动化和过程技术整合在同一个平台上：

• 针对开发环境和 Runtime 的一体化工具
• 控制系统集成工业 4.0 和物联网功能
• 全集成 HART 协议
• TwinCAT FDT/DTM
• 倍福 ComDTM

从传感器到云端 — 针对流程工业的通用解决方案

流程工业需要具有前瞻性的自动化解决方案，以实现透明化、数字化及跨系统连接。离散自动化和过程自动化之间的传统割裂问题已经不再是障碍。基于 PC 的自动化技术为实现这两个应用领域的技术融合提供了所有必要的先决条件。它还能够整合分散系统，同时实现集中过程控制和分析。基于 PC 的控制技术凭借其一致性和开放性，成为根据工业 4.0 和物联网方案实现网络化生产的理想基础：从水平整合（甚至跨域企业界限）到与生产系统的纵向整合，再到整个设备使用寿命期间实现的端到端开发。

倍福开发的 TwinCAT IoT 软件库可确保设备控制系统及云服务之间的安全通信。软件库支持 OPC UA、AMQP 及 MQTT 等标准化协议，用于与如 Microsoft Azure™、Amazon Web Services 等常用公有云系统以及公司内网的私有云系统通信。