ControlLogix系統(tǒng)概述

1、controllogix系統(tǒng)概述controllogix系統(tǒng)概述羅克韋爾自動(dòng)化公司（rockwell automation）是世界上最大的可編程控制器生產(chǎn)廠商，其生產(chǎn)的可編程序控制器及自動(dòng)化設(shè)備在世界市場上占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。特別是其產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)連接上的靈活性和可擴(kuò)充性使其自動(dòng)化產(chǎn)品在世界上處于領(lǐng)先地位。1999年9月，羅克韋爾自動(dòng)化公司在我校建立了東北大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，首批捐贈(zèng)了30萬美元的設(shè)備，并不斷補(bǔ)充最新的設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化設(shè)備在世界自動(dòng)控制領(lǐng)域處于前沿位置。2000年5月羅克韋爾自動(dòng)化公司捐贈(zèng)了第二批設(shè)備，其中包括其最新的產(chǎn)品controllogix可編程控制系統(tǒng)，即本次設(shè)計(jì)中

2、所要使用的主要設(shè)備。controllogix系統(tǒng)除了具有強(qiáng)有力的可編程控制器外，還有十分強(qiáng)大的通訊能力，它可以作為網(wǎng)關(guān)來使用，連接至羅克韋爾自動(dòng)化的幾乎每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次上。下面首先介紹一下羅克韋爾自動(dòng)化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)特性。羅克韋爾自動(dòng)化公司提供開放的完整的工業(yè)控制網(wǎng)系統(tǒng)，它允許用戶將不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備互相連接起來并在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)網(wǎng)上共享數(shù)據(jù)。羅克韋爾自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的開放性包括從工業(yè)的低層到控制層再到信息層的三層結(jié)構(gòu)。信息層網(wǎng)絡(luò)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存取生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。并提供對可編程控制器的支持。控制層網(wǎng)絡(luò)，完成智能化的高速實(shí)時(shí)控制，并共享數(shù)據(jù)和信息。包括：控制和監(jiān)視設(shè)備的協(xié)調(diào)，操作員接口，遠(yuǎn)

3、程設(shè)備的組態(tài)，編程和故障處理。設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)，提供與工業(yè)現(xiàn)場的大量設(shè)備的高速數(shù)據(jù)的采集，并極大的減少接線?；赾ontrollogix平臺(tái)的logix5550處理器是rockwell公司在plc5、slc500系列可編程處理器后最近推出的新一代可編程序控制器。它兼具了plc5系列強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力和slc500小巧精悍的特點(diǎn)，并具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)連接能力。controllogix系統(tǒng)不僅僅具有連接各層次網(wǎng)絡(luò)間的作用，并且具有了強(qiáng)于plc 5系列處理器的可編程控制能力。這樣通過controllogix系統(tǒng)，信息不僅可以在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次間傳遞，而且還可以通過logix5550處理器對各網(wǎng)絡(luò)層次上的設(shè)備進(jìn)行控

4、制。controllogix系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，并且模塊種類不僅包括模擬量、數(shù)字量這些不同模塊，而且還有專門的運(yùn)動(dòng)控制模塊及相應(yīng)的全套的運(yùn)動(dòng)控制指令。這就可以為工業(yè)控制提供種非常靈活并十分完整控制方案。與rockwell公司以前的plc及slc系列處理器相比,logix5550在很多方面有了改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 系統(tǒng)之間的結(jié)合緊密：contro1logix系統(tǒng)與現(xiàn)有的基于plc系統(tǒng)之間的結(jié)合非常好，logix5550處理器與plc及slc之間通訊都可由專門的指令完成。logix5550與現(xiàn)有的rockwell各層網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備都可通過相應(yīng)的連接模塊進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)上的程

5、序處理器之間無縫對接。 模塊化的設(shè)計(jì)：controllogix系統(tǒng)的模塊化的io、內(nèi)存及通訊接口可為我們提供了一種即可組態(tài)又便于擴(kuò)展的系統(tǒng)，使我們可以根據(jù)需要靈活配置所需的io數(shù)量，內(nèi)存容量, 以及通訊網(wǎng)絡(luò)，以后當(dāng)需要進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，可隨時(shí)添加io，內(nèi)存及通訊接口。 帶電插拔（熱插拔）：controllogix允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何模塊，而不會(huì)對模塊造成損壞。這對于系統(tǒng)的維護(hù)與檢修有著很大的幫助，因?yàn)檫@樣用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)更換有故障的模塊，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)其它部分的正常運(yùn)行。 高速傳送：contro1logix可以在網(wǎng)絡(luò)之間，網(wǎng)絡(luò)的鏈路之間以及通過背板的模塊之間實(shí)現(xiàn)信

6、息的高速傳送。 高強(qiáng)度的硬件平臺(tái)：controllogix系統(tǒng)采用特殊設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺(tái)，從而可耐受振動(dòng)，高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。 小型化、精致化：所有硬件模塊采取小型化的設(shè)計(jì),這使得controllogix系統(tǒng)適用于有限的安裝空間。 多個(gè)logix5550處理器模塊可以在一個(gè)機(jī)架上并存：這是rockwell以前處理器所不具備的功能。controllogix允許多個(gè)loglx5550處理器模塊插在同個(gè)背板上。高速度的背板使每個(gè)處理器都可輕而易舉的訪問其他處理器的數(shù)據(jù)、從而實(shí)現(xiàn)io數(shù)據(jù)及其他信息的共享。 分布式處理：通過ethernet，controlnet和devicenet網(wǎng)

7、絡(luò)將處理器連接起來，可以實(shí)現(xiàn)分布式處理。 分布式io:通過controlnet，devicenet和普通的 remote io鏈路即可將遠(yuǎn)離處理器的分布式io連 接 起來。 iec1131complaint操作系統(tǒng)：該操作系統(tǒng)提供了真正具有優(yōu)先級的多任務(wù)環(huán)境，從而允許用戶通過單獨(dú)排定軟件組件來滿足自己的應(yīng)用要求。這能大大提高處理器的效率并且可以相對降低成本，因?yàn)樗梢詼p少用戶對整個(gè)控制系統(tǒng)所需的處理器數(shù)量的要求。 logix5550處理器提供的模塊化用戶內(nèi)存(從160k到2m字節(jié))，可以使用戶對大量的io進(jìn)行尋址(最多可達(dá)4000個(gè)模擬量或128000個(gè)數(shù)字量io)。logix5550處理器對

8、每千個(gè)程序指令掃描時(shí)間可以達(dá)到0.08ms（布爾型）。loglx5550處理器還可控制遠(yuǎn)距離的io。單臺(tái)處理器可控制的遠(yuǎn)距離io(通道)的最大數(shù)量為250個(gè)。處理器可通過contro1net，devicenet和普通的remote io鏈路來監(jiān)測控制這些io。通訊是controlloglx平臺(tái)的核心。contro1logix的無源數(shù)據(jù)總線背板消除了通訊瓶頸現(xiàn)象，controllogix的無源數(shù)據(jù)總線背板采用了生產(chǎn)者客戶(producter/consumer)技術(shù)，可提供高性能的確定性數(shù)據(jù)傳送。除了logix5550處理器自帶的rs232(dfl協(xié)議)端口以外，與通訊網(wǎng)絡(luò)的接口是模塊化的。用戶可

9、以使用單獨(dú)的通訊接口模塊來實(shí)現(xiàn)背板與ethernet、controlnet、devicenet、dh+和普通的remote io鏈路之間的接口。如果用戶在controllogix背板上安插了多個(gè)通訊接口模塊、則用戶就可在rs-232contro1net，ethernet，dh+和devicenet網(wǎng)絡(luò)之間組態(tài)一個(gè)網(wǎng)關(guān)來橋接和傳送控制數(shù)據(jù)及信息數(shù)據(jù)。 logix5550處理器通過contro1logix背板與本地框架中的1756io模塊通訊。logix5550處理器也可以通過controllogix背板與通訊模塊通訊。通訊接口模塊是通過controlnet，devicenet或普通的remote

10、 io鏈路來為監(jiān)測和控制io提供接口。在controlnet鏈路的其他節(jié)點(diǎn)上，同樣的通訊接口模塊可以為遠(yuǎn)離logix5550處理器的1756io提供到controlnet鏈路的接口。logix5550處理器通過devicenet或controlnet網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)送和接收常規(guī)的通訊信息，就像使用rs-232-c，dh+或ethernet網(wǎng)絡(luò)一樣。對于controllogix我們是使用rslogix5000編程軟件來對控制器進(jìn)行編程和組態(tài)的。rslogix5000編程軟件最大的特點(diǎn)在于它自身就可以對整個(gè)controllogix系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。下面詳細(xì)介紹如何用rslogix5000編程軟件。第一章 使

11、用工程創(chuàng)建工程 用戶在開始編程和組態(tài)控制器以前，必須先創(chuàng)建一個(gè)工程文件。工程文件是包含有邏輯和組態(tài)信息的文件，該文件保存在用戶工作站的硬盤驅(qū)動(dòng)器中。工程文件使用 .acd擴(kuò)展名。1 選擇file new 要想創(chuàng)建一個(gè)工程，需指定下列信息name 輸入控制器名稱。chassis type 選擇包含有控制器的框架類型。slot number 選擇安裝控制器的槽號。description 輸入有關(guān)該控制器的說明（可選）。create in 選擇工程文件的保存路徑。更改工程屬性將光標(biāo)指向控制器文件夾。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇properties更改工程屬性時(shí)，需指定下列信息general 可以更改控制器名稱

12、，說明，及當(dāng)前工程的控制器屬性。date/time 可以查看和編輯控制器的的時(shí)鐘及協(xié)調(diào)系統(tǒng)時(shí)間狀態(tài)。communications 可以組態(tài)與工程文件一起保存的通訊信息。serial port 可以查看和組態(tài)控制器串行口。serial port protocol 串行口可以組態(tài)成：df1點(diǎn)-對-點(diǎn)df1從df1主major faults 只能在線查看控制器產(chǎn)生的主要故障。minor faults 只能在線查看控制器產(chǎn)生的次要故障。advanced 只能在線查看和更改控制器的高級屬性，包括系統(tǒng)故障程序，電源掉電程序及系統(tǒng)處理時(shí)間片。file 可以查看有關(guān)工程文件的信息。第二章 組態(tài)i/o模塊組態(tài)本

13、地i/o選擇i/o configurayion 點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇new module為了組態(tài)i/o模塊，需選擇安裝哪一種模塊。然后確定下列信息：name 輸入模塊名稱。description 輸入對模塊的說明。slot number 輸入安裝模塊位置的槽號。communication format 選擇一種支持該模塊的通訊格式。electronic keying 選擇一種電子鎖方法。電子鎖compatible module 模塊必須與軟件組態(tài)兼容。disable keying 軟件或硬件屬性不要求匹配。exactmatch 模塊必須與軟件組態(tài)精確匹配。組態(tài)遠(yuǎn)程框架中的i/o組態(tài)遠(yuǎn)程框架中的i

14、/o與組態(tài)本地i/o很相似。區(qū)別在于本地框架中用戶還必須組態(tài)通訊模塊，而在遠(yuǎn)程框架中需組態(tài)通訊模塊或適配器。選擇i/o configuration 點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇new module1. 為本地框架組態(tài)通訊模塊。該模塊負(fù)責(zé)處理控制器框架與遠(yuǎn)程框架間的通訊。2. 為遠(yuǎn)程框架組態(tài)一個(gè)通訊模塊或適配器，以便與用戶剛組態(tài)好的模塊實(shí)現(xiàn)通訊。選擇本地通訊模塊點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇new module該模塊為遠(yuǎn)程框架處理通訊。需指定下列信息：name 輸入模塊名稱。通訊模塊的名稱是必須的。編程軟件利用該名稱來為框架中的i/o創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)簽名。description 輸入對該模塊的有關(guān)說明。slot 輸入安插模

15、塊處的槽號。comm 選擇一種該模塊支持的通訊格式。node 輸入該模塊的節(jié)點(diǎn)號。chassis 輸入該遠(yuǎn)程框架的框架大?。ú蹟?shù)）。electronic 選擇一種電子鎖方法。如果用戶正在為遠(yuǎn)程框架組態(tài)一個(gè)1756-cnb模塊，添加完模塊之后請務(wù)必運(yùn)行rsnetworx（controlnet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件）3. 現(xiàn)在用戶可以通過將這些i/o模塊添加到遠(yuǎn)程通訊模塊中，來為遠(yuǎn)程框架組態(tài)i/o模塊。選擇遠(yuǎn)程通訊模塊，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇new module可以按照與上面相同的步驟來組態(tài)本地i/o模塊。查看i/o標(biāo)簽查看模塊-定義標(biāo)簽將光標(biāo)指向controller tags并雙擊該文件夾。軟件顯示用戶創(chuàng)建的

16、i/o模塊的模塊-定義標(biāo)簽。點(diǎn)擊edit tags可以編輯標(biāo)簽rslogix5000不再像rslogix5一樣預(yù)先分配標(biāo)簽。當(dāng)你組態(tài)好i/o模塊后，rslogix5000將自動(dòng)為它們分配一些標(biāo)簽。其他所需的標(biāo)簽則需用戶自己創(chuàng)建。這樣可以節(jié)省內(nèi)存空間。第三章 組織數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)logix5550控制器使用標(biāo)簽來訪問數(shù)據(jù)。標(biāo)簽類似于編程語言中使用的變量。一個(gè)標(biāo)簽有一個(gè)名稱（用于描述標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)）和一種數(shù)據(jù)類型（用于識(shí)別標(biāo)簽?zāi)艽鎯?chǔ)的數(shù)據(jù)大小和格式）。當(dāng)用戶創(chuàng)建標(biāo)簽并且它們適合于控制器內(nèi)存時(shí)，控制器將存儲(chǔ)這些標(biāo)簽。但沒有類似于plc控制器那樣的預(yù)定義數(shù)據(jù)表。logix5550控制器通過按需要存儲(chǔ)標(biāo)簽，

17、并且將其置于內(nèi)存中的最恰當(dāng)?shù)奈恢脕韺?shí)現(xiàn)高效率的使用內(nèi)存。相同數(shù)據(jù)類型的標(biāo)簽不需要在內(nèi)存中組合在一起。如果用戶想要組合數(shù)據(jù)，可以使用數(shù)組。標(biāo)簽有三種類型：base 基本型標(biāo)簽用于定義存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的內(nèi)容。alias 別名型標(biāo)簽可以引用由其它標(biāo)簽定義的內(nèi)存。一個(gè)別名標(biāo)簽可以引用一個(gè)基本型標(biāo)簽或另一個(gè)別名標(biāo)簽。consumed 接收型標(biāo)簽的數(shù)據(jù)值來自其它的控制器。數(shù)據(jù)類型當(dāng)用戶開發(fā)一個(gè)工程時(shí)，控制器提供一組預(yù)定義數(shù)據(jù)類型。預(yù)定義的基本數(shù)據(jù)類型包括：bool 1位布爾型 0=off 1=onsint 1個(gè)字節(jié)整數(shù) -128至127int 2個(gè)字節(jié)整數(shù) -32768至32767dint 4個(gè)字節(jié)整數(shù) -2

18、147483648至2147483648real 4個(gè)字節(jié)浮點(diǎn)數(shù) （負(fù)數(shù)） 3.402823e+38至-1.1754944e-38和0以及（正值） +1.1754944e-38 至+3.402823e+38（正值）預(yù)定義結(jié)構(gòu)體包括：axis 軸的控制結(jié)構(gòu)體control 數(shù)組（文件）指令的控制結(jié)構(gòu)體counter 計(jì)數(shù)器指令的控制結(jié)構(gòu)體message msg指令的控制結(jié)構(gòu)體motion-group 運(yùn)動(dòng)組的控制結(jié)構(gòu)體motion-instruction 運(yùn)動(dòng)指令的控制結(jié)構(gòu)體pid pid指令的控制結(jié)構(gòu)體timer 定時(shí)器指令的控制結(jié)構(gòu)體建立標(biāo)簽用戶在輸入程序邏輯以前可以使用tag編輯器來創(chuàng)標(biāo)簽

19、，或者在輸入邏輯時(shí)輸入標(biāo)簽名稱，然后再使用new tag對話框來定義標(biāo)簽。在tag編輯器中選擇標(biāo)簽名稱，在名稱上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵。定義標(biāo)簽為了創(chuàng)建標(biāo)簽，用戶需要定義：name 輸入標(biāo)簽名稱。description 輸入有關(guān)標(biāo)簽的說明（可選）。tag type 選擇一種標(biāo)簽類型。data type 選擇數(shù)據(jù)類型。scope 選擇所創(chuàng)建的標(biāo)簽的作用域。display style 選擇標(biāo)簽的顯示類型。produce this tag 選擇是否要將該標(biāo)簽對其它控制器開放。并指定有多少控制器可以使用該標(biāo)簽。當(dāng)用戶要將該標(biāo)簽對其它控制器開放時(shí)，要廣播的標(biāo)簽一定要是大于或等于兩個(gè)字。自建結(jié)構(gòu)體用戶還可以根據(jù)自己

20、的需要自建結(jié)構(gòu)體。右鍵點(diǎn)擊user-defined，選擇new data type.（如下圖）用戶必須在name一欄中填寫所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)體的名稱。也可以根據(jù)需要填加說明。在成員欄中由上向下填加成員。用戶要定義成員的名字（name）和數(shù)據(jù)類型（data type）。這樣用戶再建標(biāo)簽時(shí)就可以選擇自建的結(jié)構(gòu)體了。 需要特別提到的是當(dāng)用戶要在controlnet上與plc進(jìn)行通訊時(shí)必須要自建一種結(jié)構(gòu)體，而且它的第一個(gè)成員要是dint型，第二個(gè)成員要是int型的數(shù)組，數(shù)組中所包含的字的個(gè)數(shù)要與rsnetworx中的組態(tài)匹配。有了這些標(biāo)簽我們就可以進(jìn)行編程。第四章 rslogix5000軟件的編程rslog

21、ix5000軟件是羅克韋爾公司制作的專門用于對controllogix可編程控制器進(jìn)行編程及組態(tài)的軟件。以下將介紹它的編程部分。rslogix5000軟件與rslogix5及rslogix500相比，它不僅增添了強(qiáng)大的組態(tài)部分，而且它還對編程部分進(jìn)行了加強(qiáng)。使controllogix可編程控制器具有更加完善的功能。rslogix5000軟件的編程語句大致可分為十五部分。分別為：位指令、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令、輸入/輸出指令、比較指令、計(jì)算/算術(shù)指令、傳送/邏輯指令、數(shù)組（文件）/綜合指令、數(shù)組（文件）/位移指令、順序器指令、程序控制指令、循環(huán)（for）/終止循環(huán)（break）指令、專用指令、三角函

22、數(shù)指令、高級算術(shù)指令、算術(shù)轉(zhuǎn)換指令。其中絕大部分語句與rslogix5的編程語句的作用是相同的。但仍存在一些差異，并且由于rslogix5000軟件在編程的過程中需要自建標(biāo)簽，所以還要有一些需要注意的地方。下面以例題的形式來簡單的對比一下倆者區(qū)別。輸入下列梯形圖程序，改變開關(guān)狀態(tài)觀察燈的變化情況。i：02/00 o：03/00i：02/00 i：02/01 o：03/01 i：02/02 i：02/03 o：03/02l i：02/04 o：03/02 u i：02/05 b：0/0 o：03/03ons l i：02/06 b：0/1 o：03/03ons u以上是rslogix5的編程方式。在rslogix5000中也可以完成同樣的功能，但編程的語句如下：我們可以看到倆者在編程語句的使用上是完全一樣的，不同之處在于如何填寫標(biāo)簽。由于rslogix5000的標(biāo)簽是自建的。對于輸入/輸出點(diǎn)，在組態(tài)輸入/輸出模塊時(shí)已經(jīng)建立，在編程時(shí)指定好相應(yīng)的標(biāo)簽就可以。而