近年来，科研环境对机器和设备自动化的需求已经有了日新月异的变化，若要灵活、准确地满足这些需求，就必须要有广泛的产品和解决方案。例如必须能够随时修改大型科研设施中的测量设置。同时，下一步的设置必须迅速就位，并满足最高的精度和分辨率需求。而这一切只有通过具有高度灵活性的控制平台才能实现，比如倍福 40 年来一直致力于提供的基于 PC 的控制技术。作为一家技术驱动型企业，倍福一直注重在技术上寻求代表自动化领域质的飞跃的突破创新，不断给客户带来新的惊喜，并让他们能够从这一技术优势中受益。
有了基于 PC 的控制技术，包括传统 PLC、运动控制、测量技术以及安全技术在内的所有功能都可以在软件中运行。因此，控制器可以快速适应不断变化的需求。TwinCAT 不仅是用于实现所有自动化过程的软件和开发平台，它还支持高级语言编程。倍福还有种类繁多的 EtherCAT 端子模块，包括各种 I/O 信号、接口、现场总线主站/从站、测量功能和电机控制器，也非常适合应用于科学系统和设备。由于 I/O 系统具有模块化特点，因此它支持精益且可灵活扩展的控制架构；通过直接连接额外的端子模块，可以随时对功能进行改造。倍福所有控制组件在性能、设计和价格方面都具有可扩展性，可以根据具体的应用需求精确定制控制系统。
倍福针对科学工程的技术亮点
基于 PC 的控制技术为科学系统和设备带来高度灵活性
通过基于 PC 的控制技术，倍福可为自动化的各个领域提供不同性能等级的综合性系统解决方案。一套基本的控制系统是以性能强大的工业 PC 为基础，通过高性能现场总线与所连接的传感器和执行器、驱动组件等外围设备连接，并通过软件实现开发和实时控制。此外，还可以使用各种驱动产品系列对控制平台进行完善和补充。倍福的控制和驱动技术具有精确可扩展性，并采用模块化结构设计，可以很好地满足各种应用需求。TwinCAT 自动化软件将 PLC、运动控制、机器人技术、测量技术、机器视觉、通讯、物联网功能以及人机界面操作软件等所有所需的机器功能整合到一个软件包中。这样既可以高效利用控制器的性能，并能够以较低的总成本实现前沿技术。
所有 PC 工具和互联网访问、比如从 PLC 发送电子邮件等通讯选项也可以在工业环境中使用；通过定义的接口与控制器通讯。客户软件也可以通过这个接口进行寻址。对通用现场总线系统和软件协议的支持可以确保横向和纵向通讯的整合：从单台机器设备的联网到 IT 层和云端。
利用基于 PC 的控制技术和 EtherCAT 技术同步分布式系统
对于像粒子加速器、天文台等空间超大的装置，所面临的挑战是如何同步控制执行机构。对于全系统范围内的数据采集，必须准确知道数据产生的时间；只有这样才能够实现状态监测或神经网络学习等高级分析方法，目的是更好地控制和进一步处理数据。倍福可根据不同的应用需求提供不同精度的分布式控制器同步方案：
- 通过 EtherCAT 实现微秒级同步
倍福开发的 EtherCAT 现场总线系统具有“分布式时钟”功能，可以实现微秒级时间同步。分布式系统与用于管理数据交换和同步的 EtherCAT 主站连接。
- PTPv2（高精度时钟同步协议）用于连接 PTP 时钟
倍福 EtherCAT 端子模块 EL6688 可以将 PTP 时钟连接到控制器。未通过实时 EtherCAT 接口连接的控制器可以通过网络协议相互同步。同步基于高精度时钟进行，时间数据通过 PTPv2 协议传输。可以将拓扑结构转换为“透明时钟”或点对点连接的网络。
- NTP（网络时间协议）
对于需要在毫秒范围内进行时间同步的分布式系统，可以使用纯 SNTP 解决方案。控制器时钟可以通过 SNTP 服务器并使用 TwinCAT-3.1 功能“Corrected Timestamps”进行同步。控制器可以通过 SNTP 查询时间，并通过 ADS 提供给其它倍福控制器，以提高精度，实现负载平衡。
倍福针对科学工程的产品亮点
高动态、模块化、可扩展：倍福驱动技术
倍福驱动产品可以与 TwinCAT 自动化软件提供的运动控制解决方案结合使用，构成一套先进而又完整的驱动系统。它具有模块化和高可扩展性特点，可以为所有应用领域以及满足每个性能要求提供合适的解决方案：从适合“小型驱动任务”的超紧凑型伺服端子模块到用于中高性能的 AX8000 和 AX5000 系列 EtherCAT 伺服驱动器。AX 系列中集成的控制技术支持高速、高动态性定位任务。各种直线和旋转伺服电机都是完全根据伺服驱动器量身打造，适用于实现高动态和高精度多轴定位任务。AM8000 系列电机采用了单电缆技术（OCT）：它将动力和反馈系统整合在一根标准电机电缆中，可以降低硬件和调试成本，从而能够设计出体积更小巧、重量更轻的机器设备。通过可选的多反馈卡可以连接更多的编码器信号（BISS-C，EnDAT 2.2 等）。EtherCAT 伺服端子模块价格经济、结构紧凑，非常适合用于实现小型控制任务。I/O 系统中可以提供最大 8 A 的解决方案，并能够连接防护等级为 IP20 或 IP67 的步进电机、伺服电机、直流电机和交流电机。安装有 TwinCAT Motion Control 的步进电机控制器和 EtherCAT 伺服驱动端子模块非常适合用于控制科研设施的运行。
单电缆技术可大幅降低电缆和安装成本
利用先进的可替代技术尽量减少电缆的数量，是工程设计时需要考虑的问题。因为在极端情况下，大量电缆的使用会给生产、装配和集成带来很大的工作，工程成本也将随之显著上升。在后续运行中，电缆也会是引起系统出错的一个很大原因，尤其是当电缆也在运动时。拖链和机器人的弯曲和扭转运动会导致电缆出现磨损。而 EtherCAT P 可以显著降低系统成本，单电缆现场总线将 EtherCAT 通讯与供电整合在一根标准电缆中，并通过设备向其它组件分配电源。EtherCAT P 是科学自动化及其大型科研设备中使用的传感器、执行器及测量技术组件的理想总线系统。控制组件、端子盒和机器模块只需一根电缆即可连接。EtherCAT P 可以更轻松、更灵活地实施模块化设备和系统方案，同时大幅减少安装和调试工作量。
EtherCAT P 保留了 EtherCAT 的所有优点，如网络拓扑结构的自由选择、高速度、高带宽利用率、实时处理报文、高精度同步及全面的诊断功能。对于超大型系统中的分布式传感器，可以使用 IP67 EtherCAT 端子盒，也可以完全无需使用接线盒。
EtherCAT P：具有“单电缆优势的”高速现场总线：
- 优化用于在现场直接连接 EtherCAT P 设备
- 减少布线工作，节省时间
- 减少出错可能
- 无需使用单独的电源电缆，传感器和执行器体积更小
- 轻松连接组件
TwinSAFE：集成式安全解决方案
倍福通过 TwinSAFE 通用型安全解决方案将安全功能集成到标准控制平台中：从 PLC 到 I/O 再到驱动技术。所有安全功能，如急停、安全门监控、双手操作、安全地垫分析和静音、安全定位和安全限速等功能可以在集成式 TwinCAT 开发平台上编程和配置。安全技术通过 TwinSAFE I/O 模块无缝集成到整个 I/O 系统中，安全信号可以根据需要与标准信号混合在一起传输。
典型的安全功能可以根据具体的安全需求在标准安全功能块基础上在例如 TwinSAFE 逻辑端子模块 EL6910 或紧凑型安全控制器 EK1960 上编程和配置。所有倍福安全控制器都可用于达到安全等级 SIL 3 级的应用场合（符合 IEC 61508 标准或性能等级为 ISO 13849-1）。安全控制器支持复杂的安全模拟分析，例如，对于工艺参数的安全限值，如压力、温度和变频驱动器的速度。
借助 TwinSAFE SC 技术，可以利用标准信号实现任何网络或现场总线中的安全任务。我们可为此提供相应的 EtherCAT 端子模块，通过 EtherCAT 采集和安全传输这些信号。
大型联网设备对所有参与方都提出了很大的挑战，特别是在安全技术方面。许多联网设备都设有自己的安全区，分散在大面积生产区域的各个地方，使后续的扩展和翻新改造任务异常艰巨。通过 TwinSAFE，用户可根据具体需要部署完全或部分分布式安全解决方案。在必要时，用户可以很轻松地为每台设备或每个装置配备自己的安全逻辑。TwinSAFE 逻辑内置于每个安全输入或输出端子模块及很多驱动产品中。这样能够轻松建立可互相通讯的自主安全区。如果工艺需要，可以在运行过程中无干扰地关闭部分区段，即使它们是安全链的一部分。在生产和调试过程中，每台装置和设备都可以由相关部门进行安全验证和确认。
