controllogix系统概述

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ControlLogix系统概述ControlLogix系统概述罗克韦尔自动化公司（RockwellAutomation）是世界上最大的可编程控制器生产厂商，其生产的可编程序控制器及自动化设备在世界市场上占有相当的份额。特别是其产品在网络连接上的灵活性和可扩充性使其自动化产品在世界上处于领先地位。1999年9月，罗克韦尔自动化公司在我校建立了东北大学—罗克韦尔自动化实验室，首批捐赠了30万美元的设备，并不断补充最新的设备，使实验室的自动化设备在世界自动控制领域处于前沿位置。2000年5月罗克韦尔自动化公司捐赠了第二批设备，其中包括其最新的产品ControlLogix可编程控制系统，即本次设计中所要使用的主要设备。ControlLogix系统除了具有强有力的可编程控制器外，还有十分强大的通讯能力，它可以作为网关来使用，连接至罗克韦尔自动化的几乎每个网络层次上。下面首先介绍一下罗克韦尔自动化产品的网络特性。罗克韦尔自动化公司提供开放的完整的工业控制网系统，它允许用户将不同生产厂家的设备互相连接起来并在标准的工业网上共享数据。罗克韦尔自动化的网络结构的开放性包括从工业的低层到控制层再到信息层的三层结构。信息层网络，使计算机系统存取生产现场的数据达到实时监控的目的。并提供对可编程控制器的支持。控制层网络，完成智能化的高速实时控制，并共享数据和信息。包括：控制和监视设备的协调，操作员接口，远程设备的组态，编程和故障处理。设备层网络，提供与工业现场的大量设备的高速数据的采集，并极大的减少接线。２２ ControlLogix系统概述基于ControlLogix平台的Logix5550处理器是Rockwell公司在PLC5、SLC500系列可编程处理器后最近推出的新一代可编程序控制器。它兼具了PLC5系列强大的运算处理能力和SLC500小巧精悍的特点，并具有强大的网络连接能力。ControlLogix系统不仅仅具有连接各层次网络间的作用，并且具有了强于PLC5系列处理器的可编程控制能力。这样通过ControlLogix系统，信息不仅可以在各个网络层次间传递，而且还可以通过Logix5550处理器对各网络层次上的设备进行控制。ControlLogix系统采用了模块化的设计，并且模块种类不仅包括模拟量、数字量这些不同模块，而且还有专门的运动控制模块及相应的全套的运动控制指令。这就可以为工业控制提供—种非常灵活并十分完整控制方案。与Rockwell公司以前的PLC及SLC系列处理器相比,Logix5550在很多方面有了改进，主要体现在以下几个方面:Ø系统之间的结合紧密：Contro1Logix系统与现有的基于PLC系统之间的结合非常好，Logix5550处理器与PLC及SLC之间通讯都可由专门的指令完成。Logix5550与现有的Rockwell各层网络上的设备都可通过相应的连接模块进行信息交换，实现与其他网络上的程序处理器之间无缝对接。Ø模块化的设计：ControlLogix系统的模块化的I／O、内存及通讯接口可为我们提供了一种即可组态又便于扩展的系统，使我们可以根据需要灵活配置所需的I／O数量，内存容量,以及通讯网络，以后当需要进一步扩展系统时，可随时添加I／O，内存及通讯接口。Ø带电插拔（热插拔）：ControlLogix允许用户带电插拔系统中的任何模块，而不会对模块造成损坏。这对于系统的维护与检修有着很大的帮助，因为这样用户就可以在继续维持系统运行的同时更换有故障的模块，而不会影响整个系统其它部分的正常运行。２２ ControlLogix系统概述Ø高速传送：Contro1Logix可以在网络之间，网络的链路之间以及通过背板的模块之间实现信息的高速传送。Ø高强度的硬件平台：ControlLogix系统采用特殊设计的高强度工业硬件平台，从而可耐受振动，高温以及各种工业环境下的电气干扰。Ø小型化、精致化：所有硬件模块采取小型化的设计,这使得ControlLogix系统适用于有限的安装空间。Ø多个Logix5550处理器模块可以在一个机架上并存：这是Rockwell以前处理器所不具备的功能。Controllogix允许多个Loglx5550处理器模块插在同—个背板上。高速度的背板使每个处理器都可轻而易举的访问其他处理器的数据、从而实现I／O数据及其他信息的共享。Ø分布式处理：通过Ethernet，ControlNet和DeviceNet网络将处理器连接起来，可以实现分布式处理。Ø分布式I／O:通过ControlNet，DeviceNet和普通的RemoteI／O链路即可将远离处理器的分布式I／O连接起来。ØIEC—1131—complaint操作系统：该操作系统提供了真正具有优先级的多任务环境，从而允许用户通过单独排定软件组件来满足自己的应用要求。这能大大提高处理器的效率并且可以相对降低成本，因为它可以减少用户对整个控制系统所需的处理器数量的要求。Logix5550处理器提供的模块化用户内存(从160K到2M字节)，可以使用户对大量的I／O进行寻址(最多可达4000个模拟量或个数字量I／O)。Logix5550处理器对每千个程序指令扫描时间可以达到0.08ms（布尔型）。Loglx5550处理器还可控制远距离的I／O。２２ ControlLogix系统概述单台处理器可控制的远距离I／O(通道)的最大数量为250个。处理器可通过Contro1Net，DeviceNet和普通的RemoteI／O链路来监测／控制这些I／O。通讯是ControlLoglx平台的核心。Contro1Logix的无源数据总线背板消除了通讯瓶颈现象，ControlLogix的无源数据总线背板采用了生产者／客户(producter/consumer)技术，可提供高性能的确定性数据传送。除了Logix5550处理器自带的RS—232(DFl协议)端口以外，与通讯网络的接口是模块化的。用户可以使用单独的通讯接口模块来实现背板与Ethernet、ControlNet、DeviceNet、DH+和普通的RemoteI／O链路之间的接口。如果用户在ControlLogix背板上安插了多个通讯接口模块、则用户就可在RS--232Contro1Net，Ethernet，DH+和DeviceNet网络之间组态一个网关来桥接和传送控制数据及信息数据。Logix5550处理器通过Contro1Logix背板与本地框架中的1756I／O模块通讯。Logix5550处理器也可以通过ControlLogix背板与通讯模块通讯。通讯接口模块是通过ControlNet，DeviceNet或普通的RemoteI／O链路来为监测和控制I／O提供接口。在ControlNet链路的其他节点上，同样的通讯接口模块可以为远离Logix5550处理器的1756I／O提供到ControlNet链路的接口。Logix5550处理器通过DeviceNet或ControlNet网络可以发送和接收常规的通讯信息，就像使用RS-232-C，DH+或Ethernet网络一样。对于ControlLogix我们是使用RSLogix5000编程软件来对控制器进行编程和组态的。RSLogix5000编程软件最大的特点在于它自身就可以对整个ControlLogix系统进行组态。下面详细介绍如何用RSLogix5000编程软件。２２ ControlLogix系统概述第一章使用工程创建工程用户在开始编程和组态控制器以前，必须先创建一个工程文件。工程文件是包含有逻辑和组态信息的文件，该文件保存在用户工作站的硬盘驱动器中。工程文件使用.ACD扩展名。1选择FileNew要想创建一个工程，需指定下列信息Name输入控制器名称。ChassisType选择包含有控制器的框架类型。SlotNumber选择安装控制器的槽号。Description输入有关该控制器的说明（可选）。２２ ControlLogix系统概述CreateIn选择工程文件的保存路径。更改工程属性将光标指向控制器文件夹。点击鼠标右键并选择Properties更改工程属性时，需指定下列信息General可以更改控制器名称，说明，及当前工程的控制器属性。Date/Time２２ ControlLogix系统概述可以查看和编辑控制器的的时钟及协调系统时间状态。Communications可以组态与工程文件一起保存的通讯信息。SerialPort可以查看和组态控制器串行口。SerialPortProtocol串行口可以组态成：DF1点-对-点DF1从DF1主MajorFaults只能在线查看控制器产生的主要故障。MinorFaults只能在线查看控制器产生的次要故障。Advanced只能在线查看和更改控制器的高级属性，包括系统故障程序，电源掉电程序及系统处理时间片。File可以查看有关工程文件的信息。２２ ControlLogix系统概述第二章组态I/O模块组态本地I/O选择I/OConfigurayion点击鼠标右键，选择NewModule为了组态I/O模块，需选择安装哪一种模块。然后确定下列信息：２２ ControlLogix系统概述Name输入模块名称。Description输入对模块的说明。SlotNumber输入安装模块位置的槽号。CommunicationFormat选择一种支持该模块的通讯格式。ElectronicKeying选择一种电子锁方法。电子锁compatiblemodule模块必须与软件组态兼容。Disablekeying软件或硬件属性不要求匹配。Exactmatch模块必须与软件组态精确匹配。组态远程框架中的I/O组态远程框架中的I/O与组态本地I/O很相似。区别在于本地框架中用户还必须组态通讯模块，而在远程框架中需组态通讯模块或适配器。选择I/OConfiguration点击鼠标右键并选择NewModule1.为本地框架组态通讯模块。该模块负责处理控制器框架与远程框架间的通讯。2.为远程框架组态一个通讯模块或适配器，以便与用户刚组态好的模块实现通讯。选择本地通讯模块点击鼠标右键并选择NewModule２２ ControlLogix系统概述该模块为远程框架处理通讯。需指定下列信息：Name输入模块名称。通讯模块的名称是必须的。编程软件利用该名称来为框架中的I/O创建一个标签名。Description输入对该模块的有关说明。Slot输入安插模块处的槽号。Comm选择一种该模块支持的通讯格式。Node输入该模块的节点号。Chassis输入该远程框架的框架大小（槽数）。２２ ControlLogix系统概述Electronic选择一种电子锁方法。如果用户正在为远程框架组态一个1756-CNB模块，添加完模块之后请务必运行RSNetworx（ControlNet网络组态软件）1.现在用户可以通过将这些I/O模块添加到远程通讯模块中，来为远程框架组态I/O模块。选择远程通讯模块，点击鼠标右键并选择NewModule可以按照与上面相同的步骤来组态本地I/O模块。查看I/O标签查看模块-定义标签将光标指向ControllerTags并双击该文件夹。软件显示用户创建的I/O模块的模块-定义标签。２２ ControlLogix系统概述点击EditTags可以编辑标签RSLogix5000不再像RSLogix5一样预先分配标签。当你组态好I/O模块后，RSLogix5000将自动为它们分配一些标签。其他所需的标签则需用户自己创建。这样可以节省内存空间。２２ ControlLogix系统概述第三章组织数据访问数据Logix5550控制器使用标签来访问数据。标签类似于编程语言中使用的变量。一个标签有一个名称（用于描述标签存储的数据）和一种数据类型（用于识别标签能存储的数据大小和格式）。当用户创建标签并且它们适合于控制器内存时，控制器将存储这些标签。但没有类似于PLC控制器那样的预定义数据表。Logix5550控制器通过按需要存储标签，并且将其置于内存中的最恰当的位置来实现高效率的使用内存。相同数据类型的标签不需要在内存中组合在一起。如果用户想要组合数据，可以使用数组。标签有三种类型：base基本型标签用于定义存储数据元素的内容。alias别名型标签可以引用由其它标签定义的内存。一个别名标签可以引用一个基本型标签或另一个别名标签。consumed接收型标签的数据值来自其它的控制器。数据类型当用户开发一个工程时，控制器提供一组预定义数据类型。预定义的基本数据类型包括：２２ ControlLogix系统概述BOOL1位布尔型0=off1=onSINT1个字节整数-128至127INT2个字节整数-32768至32767DINT4个字节整数-至REAL4个字节浮点数（负数）–3.E+38至-1.E-38和0以及（正值）+1.E-38至+3.E+38（正值）预定义结构体包括：AXIS轴的控制结构体CONTROL数组（文件）指令的控制结构体COUNTER计数器指令的控制结构体MESSAGEMSG指令的控制结构体MOTION-GROUP运动组的控制结构体MOTION-INSTRUCTION运动指令的控制结构体PIDPID指令的控制结构体TIMER定时器指令的控制结构体建立标签用户在输入程序逻辑以前可以使用Tag编辑器来创标签，或者在输入逻辑时输入标签名称，然后再使用NewTag对话框来定义标签。在tag编辑器中选择标签名称，在名称上点击鼠标右键。定义标签２２ ControlLogix系统概述为了创建标签，用户需要定义：Name输入标签名称。Description输入有关标签的说明（可选）。TagType选择一种标签类型。DataType选择数据类型。Scope选择所创建的标签的作用域。DisplayStyle选择标签的显示类型。Producethistag选择是否要将该标签对其它控制器开放。并指定有多少控制器可以使用该标签。当用户要将该标签对其它控制器开放时，要广播的标签一定要是大于或等于两个字。自建结构体用户还可以根据自己的需要自建结构体。右键点击User-Defined，选择NewDataType...（如下图）２２ ControlLogix系统概述用户必须在Name一栏中填写所创建的结构体的名称。也可以根据需要填加说明。２２ ControlLogix系统概述在成员栏中由上向下填加成员。用户要定义成员的名字（Name）和数据类型（DataType）。２２ ControlLogix系统概述这样用户再建标签时就可以选择自建的结构体了。需要特别提到的是当用户要在ControlNet上与PLC进行通讯时必须要自建一种结构体，而且它的第一个成员要是DINT型，第二个成员要是INT型的数组，数组中所包含的字的个数要与RSNetworx中的组态匹配。有了这些标签我们就可以进行编程。２２ ControlLogix系统概述第四章RSLogix5000软件的编程RSLogix5000软件是罗克韦尔公司制作的专门用于对ControlLogix可编程控制器进行编程及组态的软件。以下将介绍它的编程部分。RSLogix5000软件与RSLogix5及RSLogix500相比，它不仅增添了强大的组态部分，而且它还对编程部分进行了加强。使ControlLogix可编程控制器具有更加完善的功能。RSLogix5000软件的编程语句大致可分为十五部分。分别为：位指令、计时器和计数器指令、输入/输出指令、比较指令、计算/算术指令、传送/逻辑指令、数组（文件）/综合指令、数组（文件）/位移指令、顺序器指令、程序控制指令、循环（For）/终止循环（Break）指令、专用指令、三角函数指令、高级算术指令、算术转换指令。其中绝大部分语句与RSLogix5的编程语句的作用是相同的。但仍存在一些差异，并且由于RSLogix5000软件在编程的过程中需要自建标签，所以还要有一些需要注意的地方。下面以例题的形式来简单的对比一下俩者区别。输入下列梯形图程序，改变开关状态观察灯的变化情况。I：02/00O：03/00I：02/00I：02/01O：03/01I：02/02I：02/03O：03/02LI：02/04O：03/02UI：02/05B：0/0O：03/03ONSLI：02/06B：0/1O：03/03ONSU以上是RSLogix5的编程方式。在RSLogix5000中也可以完成同样的功能，但编程的语句如下：２２ ControlLogix系统概述我们可以看到俩者在编程语句的使用上是完全一样的，不同之处在于如何填写标签。由于RSLogix5000的标签是自建的。对于输入/输出点，在组态输入/输出模块时已经建立，在编程时指定好相应的标签就可以。而且RSLogix5000的标签的写法与RSLogix5有很大的区别。用户可以自己写入标签的名称，也可以在标签列表中查找到所需的标签。双击所要填加标签（？）处。可看到如下画面。点击下拉箭头。２２ ControlLogix系统概述用户可以根据自己的需要选择控制器全局标签（ControllerScopedTags）或是程序局部标签（ProgramScopedTags）如果是要选择具体的某一位，则点击标签前面的加号。选择所需的字，并点击其中的下拉箭头选择所需的位。这样就可以将程序中的各个位与标签中的各个位对应上。同样也可将程序中所需的字与标签中的字对应上。另外在使用数组（文件）/综合指令、数组（文件）/位移指令时，即使程序只针对一个字，也需要用户定义一个（单字）数组。只输入一个字是错误的。与RSLogix5相比RSLogix5000不在拥有状态文件（S文件），而用户可以通过使用GSV和SSV这两个语句来得到和设置系统的状态字或状态位。创建任务在RSLogix5000编程软件中允许为控制器设置多任务。这些任务可分为连续任务和周期任务。２２ ControlLogix系统概述控制器中的每一个任务都有一个优先级别。当有多个任务被触发时，操作系统根据优先级别来决定执行那一个任务。对于周期性任务，有15个可组态的级别，其中1具有最高优先级而15的优先级最低。高优先级的任务可以中断优先级较低的任务，连续性任务的优先级最低。选择任务（Task）点击鼠标右键并选择新任务（NewTask）Name输入任务名。Description输入对任务的有关说明。Type选择连续任务或周期任务。Watchdog输入看门狗定时器的时间（以毫秒为单位）。Priority输入周期性任务的优先级别。Rate输入周期性任务需控制器以多高的速率执行任务。（以毫秒为单位）。２２