# TwinCAT/BSD 系统导论
## TwinCAT/BSD 简介
TwinCAT/BSD 是一款专门针对工业控制领域优化的操作系统，它基于 FreeBSD 开发。
TwinCAT/BSD 是由倍福公司（Beckhoff）开发的基于 FreeBSD 的 PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制操作系统。PLC 是一种专门用于工业自动化控制的计算机，用于监控和控制生产设备。从许可模式来看，在不使用商业功能时，个人用户完全可以免费使用。关于硬件兼容性与授权策略，倍福支持第三方硬件安装，但许可证费用按硬件性能分级收取。一般 PLC 标准为 P40/P50 级别。P40/P50 是倍福定义的硬件性能等级，P 后面的数字越大表示硬件性能越好。例如，一个基本许可证价格为 1500 元，而第三方硬件按 P90 级别收费，同样功能约为 6000 元。
更多内容请参考：
* TwinCAT/BSD for Industrial PCs\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . 倍福官方 TwinCAT/BSD 产品说明，涵盖技术规格与授权信息。
## 下载 TwinCAT/BSD
了解 TwinCAT/BSD 的基本信息后，可以开始准备安装。首先需要获取系统安装镜像。TwinCAT/BSD 的下载地址如下：
点击 `↓ ZIP` 即可下载。**注意：需要注册才能下载。**
首先解压 ZIP，得到 `TCBSD-x64-13-92446.iso` 文件
## 创建虚拟硬盘并写入镜像
下载完成后，需要对镜像进行特殊处理才能用于虚拟机安装。TCBSD 官方镜像是使用 `dd` 工具制作的，实际上对应 FreeBSD 的 img 镜像，因此虚拟机无法直接识别。dd 是一个用于复制和转换文件的命令行工具，常用于制作磁盘镜像。需要通过创建虚拟 VHD 硬盘的方式，将镜像写入硬盘后再挂载到虚拟机进行安装。VHD 是虚拟硬盘格式，用于在虚拟机中模拟物理硬盘。
首先右键单击“这台电脑”，依次选择“管理”→“磁盘管理”→“操作”→“创建 VHD”。
硬盘大小设置为 1 GB 即可，过大无实际必要，该硬盘仅用于写入镜像。其他配置可参考示例设置。
可以看到新增了一个 `磁盘 2`，右键单击左侧区域，选择“初始化磁盘”。（**注意：文中示例中已有两块硬盘，分别为 `磁盘 0` 和 `磁盘 1`。**）
选择默认参数即可。用 GPT 分区表格式化磁盘 2。GPT 是 GUID 分区表，是一种现代的磁盘分区标准。
右键单击右侧区域，点击“新建简单卷”，其他保持默认配置即可。
可以看到出现了一个 `新加卷 F`：
打开 Rufus 工具，程序会自动识别新加卷 F。选择解压出的镜像 `TCBSD-x64-13-92446.iso`，点击“开始”即可。在刷新分区表的最后一步可能需要较长时间，请耐心等待。
返回磁盘管理，选择“操作”→“重新扫描磁盘”。**否则下面虚拟机无法加载磁盘 2。**
可以看到磁盘 2 已被写入镜像：
## 通过 VMware Workstation 安装 TwinCAT/BSD
虚拟硬盘准备完成后，可以开始通过 VMware Workstation 进行系统安装。下面介绍通过 VMware Workstation 安装 TwinCAT/BSD 的步骤。先以正常方法创建一个空白的虚拟机模板，然后点击“虚拟机设置”→“添加”→“硬盘”。点击下一步：
保持默认即可：
选择第三项“使用物理磁盘”：
这里选择磁盘 2，并使用整个分区：
保持默认即可：
检查磁盘的大小和名称是否正确，选错了就无法启动。
开启 UEFI：
保存以上配置后开机：
开始安装：
选择磁盘进行安装，看大小就能判断选择哪个：
选择“Yes”开始安装：
输入 `Administrator` 的密码：
再次输入 `Administrator` 的密码：
开始安装：
提示安装完成：
选择“reboot”重启进入安装后的系统：
## 用户账户
系统安装完成后，需要了解系统的用户账户配置。默认用户名是 `Administrator`，其密码是在安装时设置的。倍福其他 PLC 默认密码通常是 `1`，但 TwinCAT/BSD 的密码由用户自定义。
首先使用 doas 提升权限修改 root 用户密码：
```sh
$ doas passwd root
```
然后就可以使用 doas 提升权限为超级用户（root），进入 root Shell：
```sh
$ doas su
```
## Web 界面登录
TwinCAT/BSD 提供了 Web 管理界面，方便用户进行系统配置和管理。网络连接方式使用 NAT，经测试桥接模式无法访问。NAT 是网络地址转换，是一种将私有 IP 地址转换为公网 IP 地址的技术。
使用 `ifconfig` 查看当前 IP，然后打开主机的浏览器，输入 `ifconfig` 命令输出的 IP 地址。
示例中，`ifconfig` 显示的 IP 为 `192.168.245.138`，则访问地址为 `https://192.168.245.138`。（注意使用 **https**，而非 *http*，后者无法访问）
输入用户名 `Administrator` 和密码即可登录：
## 故障排除与未竟事宜
在使用 TwinCAT/BSD 的过程中，可能会遇到问题。以下是常见问题的解决方法。
### 设置静态 IP 后，网卡存在两个 IP
为网卡设置静态 IP 后，该网卡可能会出现两个 IP：一个为静态 IP，另一个由 DHCP 服务分配。这是由于倍福系统开机自动启动的 dhcpcd 服务导致的。dhcpcd 是一个 DHCP 客户端守护进程，用于自动获取 IP 地址。可以通过修改 `/etc/rc.conf` 文件来解决：
修改或加入：
```ini
dhcpcd_flags="--denyinterfaces igb0"
```
即将 `dhcpcd_flags` 的值由 `--waitip` 改为 `--denyinterfaces igb0`（配置 dhcpcd，禁止在指定网卡 `igb0` 上自动获取 DHCP 地址）。`igb0` 为需要配置静态 IP 的网卡名，请根据实际情况更改。
## 修改软件源
软件源结构：
```sh
/usr/local/
├── share/
│ └── examples/
│ └── bhf/
│ └── pkgrepo-set.sh # pkg 仓库设置脚本
└── etc/
└── pkg/
└── repos/
└── FreeBSD.conf # FreeBSD pkg 仓库配置文件
```
为了提高软件安装和更新的速度，可以将 pkg 仓库切换为中国镜像。下面介绍如何将 pkg 仓库切换为中国镜像。使用 `doas` 执行脚本，将 pkg 仓库切换为中国镜像：
```sh
$ doas sh /usr/local/share/examples/bhf/pkgrepo-set.sh china
```
使用 doas 提升权限，先更新 pkg 仓库索引，再升级已安装的软件包：
```sh
$ doas pkg update && doas pkg upgrade
```
## 安装 Beckhoff 开发工具包
如果需要进行开发工作，可以安装 Beckhoff 提供的开发工具包。使用 doas 安装操作系统通用用户空间开发工具包：
```sh
$ doas pkg install os-generic-userland-devtools
```
该操作将安装由 Beckhoff 维护的 LLVM、C/C++ 头文件、C/C++ 库以及 TwinCAT SDK。
## 启用 FreeBSD 源
TwinCAT/BSD 默认只提供 Beckhoff 维护的软件包。如果需要使用更多 FreeBSD 官方维护的软件包，可以手动启用相关源。
```sh
/usr/local/
├── share/
│ └── examples/
│ └── bhf/
│ └── pkgrepo-set.sh # pkg 仓库设置脚本
└── etc/
└── pkg/
└── repos/
└── FreeBSD.conf # FreeBSD pkg 仓库配置文件
```
编辑 `/usr/local/etc/pkg/repos/FreeBSD.conf` 文件，将配置文件中 `FreeBSD: {enabled: no}` 的 `no` 修改为 `yes` 即可。
## 课后习题
1. 查找 TwinCAT/BSD 中 dhcpcd 服务的实现，分析其为何在设置静态 IP 后仍会分配 DHCP 地址，重构最小化的网络配置方案并验证。
2. 在 TwinCAT/BSD 系统中同时启用 Beckhoff 源和 FreeBSD 官方源，尝试安装一个来自 FreeBSD 源的软件包（如 nginx）。