羅克韋爾PLC-集成架構(gòu)課件

1、集成架構(gòu) “你們成功，我們才能成功” - 羅克韋爾自動(dòng)化趙強(qiáng)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室2005.4Factory Automation Process AutomationPLCMotion伺服控制 Machine SafetySCADARTU 順控&聯(lián)鎖/ 定位/ 同步/ 故障安全/ 遠(yuǎn)程采集/ 過(guò)程控制ESDDCS傳動(dòng)控制Batch消費(fèi)品、汽車(chē)制造、水處理、電力、冶金以及石化等各行各業(yè)傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化 - 同時(shí)使用多種控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)全廠控制。這意味著：1 多種專(zhuān)門(mén)軟硬件: 更長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和調(diào)試時(shí)間/$2 不同控制之間以及與信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通:更多的$和時(shí)間3 更多的備品備件:更多的$傳統(tǒng)自動(dòng)

2、化供應(yīng)商不同應(yīng)用中的控制要求用戶(hù)集成架構(gòu)傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化向e-Manufacturing（電子化制造）躍遷企業(yè)信息管理系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)分析、設(shè)備效率評(píng)估、物料跟蹤、質(zhì)量跟蹤、排產(chǎn)、信息發(fā)布等等 MES 制造執(zhí)行系統(tǒng) ERP / SCM / CRM JD Edwards集成架構(gòu)傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化到 e-Manufacturing 的躍遷Factory Automation Process AutomationPLCMotion伺服控制 Machine SafetySCADARTU 順控&聯(lián)鎖/ 定位/ 同步/ 故障安全/ 遠(yuǎn)程采集/ 過(guò)程控制ESDDCS傳動(dòng)控制Batch消費(fèi)品、汽車(chē)制造、水處

3、理、電力、冶金以及石化等各行各業(yè)各種自動(dòng)控制系統(tǒng)不同應(yīng)用中的控制要求用戶(hù)羅克韋爾自動(dòng)化Complete Automation控制及MES集成平臺(tái)橫向集成：統(tǒng)一的控制引擎、統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)所有控制任務(wù)縱向集成： 標(biāo)簽一次定義，即可直接被控制編程、上位監(jiān)控及MES使用。 模塊化MES平臺(tái)：提供數(shù)據(jù)分析、質(zhì)量跟蹤、排產(chǎn)以及網(wǎng)絡(luò)化信息發(fā)布；與信息管理系統(tǒng)的無(wú)縫集成。 無(wú)須附加編程，可對(duì)所有控制設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)。選擇適合的Logix 平臺(tái)DriveLogix 分布的傳動(dòng)控制CompactLogix 增值控制FlexLogix分布式控制ControlLogix 多領(lǐng)域控制SoftLog

4、ix基于PC的控制嵌入式 Logix 用于傳動(dòng)/控制結(jié)合的應(yīng)用.適用于廣泛的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu): 集中的, 分布的, 嵌入式或獨(dú)立的.適用于機(jī)器或站級(jí)控制.對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求有限的應(yīng)用而言, 系統(tǒng)造價(jià)最低.把大型應(yīng)用分散到較小的 分布的控制器, 以使系統(tǒng)排錯(cuò)更容易.具有多種I/O和通訊能力的小型Logix 控制器.很容易把運(yùn)動(dòng), 傳動(dòng), 過(guò)程 & 高速 離散結(jié)合起來(lái)多處理器控制面向性能設(shè)計(jì)冗余能力適用網(wǎng)絡(luò)橋接把控制和信息& 可視化組合到一個(gè)單元.開(kāi)放的平臺(tái) 使你能夠根據(jù)確切的需要定制控制.適用以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用.系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì)（I/O分配及布置）程序開(kāi)發(fā)機(jī)器啟動(dòng)傳統(tǒng) PLC電氣設(shè)備功能和布置所有設(shè)備的

5、I/O地址系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì)程序開(kāi)發(fā)機(jī)器啟動(dòng)LogixI/O地址映射Logix v.s 傳統(tǒng)PLC：并行開(kāi)發(fā)幫助縮短項(xiàng)目工期對(duì)于首次設(shè)計(jì)工程，約減少 40%開(kāi)發(fā)時(shí)間 對(duì)于重復(fù)工程，約節(jié)省 25%開(kāi)發(fā)時(shí)間直接使用設(shè)備標(biāo)識(shí)或控制屬性，進(jìn)行程序開(kāi)發(fā) 在電氣設(shè)計(jì)全部完成之前開(kāi)發(fā)程序.對(duì)于程序中多次出現(xiàn)的同一I/O，只需修改一次I/O映射即可完成所有修改同類(lèi)工程的程序重復(fù)利用1. 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的需要生成標(biāo)簽2. 編寫(xiě)控制程序3. 將設(shè)備標(biāo)簽映射到系統(tǒng)內(nèi)的I/O4. 程序可簡(jiǎn)單改變IO映射，移植到同類(lèi)其他工程!Logix v.s 傳統(tǒng)PLC：并行開(kāi)發(fā)幫助縮短項(xiàng)目工期電機(jī)1電流 (Motor1_Curre

6、nt) 電機(jī)1狀態(tài) (Motor1_Status) Remote1# 擴(kuò)展I/O站 Remote N# 擴(kuò)展I/O站AI輸入DI輸入Remote1站的6號(hào)槽ch0Remote1站的8號(hào)槽ch0相應(yīng)I/O接線位置為：監(jiān)控參數(shù)包括：Logix v.s 傳統(tǒng)PLC面向?qū)ο蟮淖詣?dòng)數(shù)據(jù)管理讓使用更方便應(yīng)用舉例：編程處理電機(jī)1電機(jī)1電流電機(jī)1狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)PLC內(nèi)存地址67N76:12612N76:12523N76:12445N76:123整數(shù)1.00267F23:1645.012F23:1532.23F23:14123.4545F23:13浮點(diǎn)數(shù)100111010010B11:0布爾量應(yīng)用舉例：編程處理電

7、機(jī)1傳統(tǒng) PLC：固定內(nèi)存分配結(jié)構(gòu) 1 數(shù)據(jù)按不同類(lèi)型分別存放在特定內(nèi)存區(qū)域；2 用戶(hù)編程必須使用內(nèi)存地址來(lái)反映相應(yīng)監(jiān)控參數(shù)；3 為保證系統(tǒng)連接正確，用戶(hù)需編制I/O地址對(duì)應(yīng)表，記憶對(duì)應(yīng)的I/O位置；4 為便于閱讀程序，用戶(hù)還需為內(nèi)存地址另加標(biāo)簽名或注釋。Remote01:8:I:Data.0Motor1_StatusRemote01:6:I.Ch2DataMotor1_CurrentI/O對(duì)應(yīng)表控制屬性標(biāo)簽電機(jī)1電流電機(jī)1狀態(tài)電機(jī)參數(shù)組態(tài)I/O模塊后自動(dòng)生成的I/O TagRemote01:6:I.Ch3DataRemote01:6:I.Ch2DataRemote01:6:I.Ch1Data

8、Remote01:6:I.Ch0DataRemote01:8:I:Data.0Logix：面向?qū)ο蟮淖詣?dòng)數(shù)據(jù)管理 應(yīng)用舉例：編程處理電機(jī)1Motor1_CurrentMotor1_Status1 I/O模塊組態(tài)后，自動(dòng)生成I/O標(biāo)簽(Tag)，直接反映控制接線位置2 用戶(hù)還可另取別名標(biāo)簽以對(duì)應(yīng)設(shè)備屬性或者儀表流程圖上設(shè)備編號(hào)?？刂茖傩詷?biāo)簽Logix 面向“對(duì)象”的自動(dòng)數(shù)據(jù)管理AI/AO模塊完成信號(hào)轉(zhuǎn)換、自診斷和數(shù)據(jù)自動(dòng)組織的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)分布式運(yùn)算：AI/AO模塊可直接提供浮點(diǎn)數(shù)。常規(guī)控制系統(tǒng)的AI/AO模塊只能發(fā)出或接受16位整型數(shù)，需要在控制器內(nèi)編程 實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)/整型數(shù)的轉(zhuǎn)換。 AI模塊的

9、內(nèi)置CPU能完成定標(biāo)和報(bào)警比較等運(yùn)算，并且直接為控制器提供每通道4個(gè)可組態(tài)的報(bào)警點(diǎn)（高/ 高高/低/低低)。 模擬量模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換精度高達(dá)16位（AI）/15位（AO）。Logix高性能智能 I/O模塊，讓使用維護(hù)更簡(jiǎn)單軟件、硬件設(shè)計(jì)并行進(jìn)行處理器直接存儲(chǔ)標(biāo)簽、結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，并且自動(dòng)完成內(nèi)存分配/管理。用戶(hù)可以方便地實(shí)現(xiàn)“面向?qū)ο蟆钡目刂凭幊?，并且在編程中不再需要考慮地址分配/管理。用戶(hù)無(wú)需管理復(fù)雜的內(nèi)存分配和映射 無(wú)論是開(kāi)發(fā)還是維護(hù)階段，程序都清晰易懂，不易出錯(cuò)統(tǒng)一的控制引擎、面向“對(duì)象”的數(shù)據(jù)管理技術(shù)的好處已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，不僅其它公司開(kāi)始相關(guān)開(kāi)發(fā)，而且ARC等咨詢(xún)機(jī)構(gòu)也相應(yīng)提出了 PAC

10、 新一代工業(yè)控制器的概念。Logix 面向“對(duì)象”的自動(dòng)數(shù)據(jù)管理I/O程序 1子程序子程序子程序數(shù)據(jù)程序2子程序子程序子程序數(shù)據(jù)控制器標(biāo)簽Logix v.s 傳統(tǒng)PLC：程序獨(dú)立數(shù)據(jù)區(qū)幫助縮短項(xiàng)目工期每個(gè)應(yīng)用的不同程序擁有單獨(dú)數(shù)據(jù)區(qū)，只需簡(jiǎn)單的Copy/ Paste即可實(shí)現(xiàn)程序重復(fù)使用System TaskMotion TaskFault TaskUser TaskPasswordConfigurationStatusUser TaskPasswordConfigurationStatusUser TaskWatchdogConfigurationStatusProgramProgramPro

11、gramProgramI/O Dataarrayxfloatintstructstruct arrayxGlobal Datastruct arrayxarrayx,y,zProgramProgramFault Routineif A=12 then Bsubroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-Local DataMain RoutineControllerLogix 控制器I/O程序 1子程序子程序子程序數(shù)據(jù)程序2子程序子程序子程序數(shù)據(jù)控制器標(biāo)簽集成架構(gòu)：Logix v.s Trad

12、itional PLC- 順控、伺服、批處理、DCS應(yīng)用兼容設(shè)計(jì)的多任務(wù)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，支持多達(dá)32個(gè)不同任務(wù), 15個(gè)優(yōu)先級(jí)保證重要任務(wù)優(yōu)先。- 處理器采用多CPU并行處理，分別處理實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)通訊。- 每個(gè)任務(wù)32個(gè)程序使每個(gè)應(yīng)用能夠擁有單獨(dú)數(shù)據(jù)區(qū)，只需簡(jiǎn)單的Copy/Paste即可實(shí)現(xiàn)程序重復(fù)使用直接在線監(jiān)控讓使用維護(hù)更簡(jiǎn)單可直接在線監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)ControlLogix傳統(tǒng)PLC須另建監(jiān)控窗口,并受軟件顯示堆棧的限制Logix 軟件包控制組態(tài)完全支持 IEC 61131-3編程方式梯形圖（Ladder）功能塊圖 (FBD)結(jié)構(gòu)化文本 (ST)順控表 (SFC)覆蓋過(guò)程控制、順序控制、傳動(dòng)

13、控制以及伺服控制的所有控制指令，并可按用戶(hù)習(xí)慣的編程方式進(jìn)行編程LadderST控制組態(tài)- 任意編程方式、各種控制指令SFCRSLogix 5000 功能塊編輯器完全集成的功能塊語(yǔ)言和編輯器與DCS媲美 組態(tài):簡(jiǎn)單的拖拽組態(tài)ActiveX面板可以拖放到HMI功能塊子程序存放在控制器 沒(méi)有原代碼也可以上載控制器-存放的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)提供更大的靈活性,并可和DCS功能相比信息自動(dòng)化與控制24vdc509 -BODT設(shè)備N(xiāo)etLinx 現(xiàn)場(chǎng)總線策略 - FF & CIPHigh AlarmLow AlarmComm. Err.DeviceNet / Foundation Fieldbus智能設(shè)備和 I/

14、O控制ControlNet / Ethernet (EtherNet/IP & HSE)I/O數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)控制 Ethernet TCP/IP非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換過(guò)程監(jiān)視遠(yuǎn)程 I/O DeviceNet帶有診斷功能的智能設(shè)備和 I/O64 節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)絡(luò)125, 250, 500 Kbps可調(diào)8 字節(jié)大小的分組ControlNet實(shí)時(shí)確定性控制冗余系統(tǒng)99 個(gè)節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)絡(luò)5 Mbps 數(shù)據(jù)率510字節(jié)的數(shù)據(jù)包（分組）EtherNet/IP非時(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)交換過(guò)程監(jiān)視無(wú)限的節(jié)點(diǎn)10/100 Mbps1500 字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包（分組）傳感器變頻器閥開(kāi)關(guān)執(zhí)行器馬達(dá)啟動(dòng)器操作員接口HMITCP/IP交換機(jī)路由器開(kāi)放

15、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)：NetLinx網(wǎng)橋Flex I/OHMI變頻器PLCsLgx I/O網(wǎng)橋操作員接口操作員站Flex I/OControl / Device NetworkControl / Device NetworkDevInformation NetworkPeer-to-Peer NetworkPLCProxyControl / Device NetworkPLCComputerDevDevPLC其它工業(yè)自動(dòng)化典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：不同網(wǎng)絡(luò)間信息傳遞需要編寫(xiě)語(yǔ)句，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)透過(guò)多層網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)瀏覽等NetLinx透明集成 v.s 常規(guī)網(wǎng)絡(luò)讓使用維護(hù)更簡(jiǎn)單用戶(hù)簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)，就可實(shí)現(xiàn)同一網(wǎng)絡(luò)上不同

16、設(shè)備信息交換、任意一點(diǎn)（包括遠(yuǎn)程）接入，自動(dòng)瀏覽、診斷并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備如此簡(jiǎn)單，Why? 統(tǒng)一的 IEC61158 應(yīng)用層協(xié)議CIP，并且對(duì)其他非CIP網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)路由設(shè)計(jì)。CIPCIPCIPCIPCIPEtherNet/IPControlNetSERCOSDeviceNetFieldbus H1ControlNet不同網(wǎng)絡(luò)上不同設(shè)備信息交換統(tǒng)一通訊協(xié)議的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的好處已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，并且促使其它公司也在模仿相應(yīng)的架構(gòu)對(duì)其網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。信息層(EtherNet/IP)設(shè)備層(DeviceNet)站控 HMI24vdc509 -BOD模塊化 I/O塊型 I/O變頻器控制層(Cont

17、rolNet)集成網(wǎng)關(guān)或鏈接設(shè)備可編程設(shè)備 維護(hù)用 PC馬達(dá)啟動(dòng)器微型 PLC操作員界面變頻器集成網(wǎng)關(guān)或鏈接設(shè)備維護(hù) PC臺(tái)式 PC控制器Access to any data, any where, any time (Design, Operate, Maintain)NetLinx 開(kāi)放通訊架構(gòu)控制器Ultra 100伺服系統(tǒng) ControlLogix通訊背板，只需簡(jiǎn)單的插入相應(yīng)的通訊模塊，就可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)任意多種、任意多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，作為多種不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的路由平臺(tái)；也為系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了最大的靈活性。ControlLogix通訊背板，不再需要控制器進(jìn)行通訊管理，信號(hào)從一

18、種網(wǎng)絡(luò)到另一種網(wǎng)絡(luò)只需通過(guò)背板和相關(guān)通訊網(wǎng)卡即可?？刂破鲗?zhuān)注于控制，即使再多的通訊連接也不會(huì)降低控制器對(duì)于控制任務(wù)的處理性能。DeviceNet或其他總線方式用于連接變頻器等設(shè)備Hart背板上所有模塊，無(wú)論是控制器、通訊模塊，還是各種I/O模塊都可以帶電插拔。CPUFf H1FF冗余ControlNetCNBR冗余EtherNetENETControlLogix 智能網(wǎng)絡(luò)通訊路由背板系統(tǒng)頂層瀏覽任意一點(diǎn)接入，即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有就地或遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、編程和維護(hù)圖形化的操作界面 ：簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)以及參數(shù)選擇，即可完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和各控制設(shè)備的參數(shù)化?！跋吕钡焦S某區(qū)域內(nèi)控制系統(tǒng)任意一點(diǎn)接入，即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)

19、內(nèi)所有就地或遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、編程和維護(hù)圖形化的操作界面 ：簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)以及參數(shù)選擇，即可完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和各控制設(shè)備的參數(shù)化?！跋吕钡浆F(xiàn)場(chǎng)控制單元任意一點(diǎn)接入，即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有就地或遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、編程和維護(hù)圖形化的操作界面 ：簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)以及參數(shù)選擇，即可完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和各控制設(shè)備的參數(shù)化?！跋吕钡浆F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備任意一點(diǎn)接入，即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有就地或遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行組態(tài)、編程和維護(hù)圖形化的操作界面 ：簡(jiǎn)單點(diǎn)擊鼠標(biāo)以及參數(shù)選擇，即可完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和各控制設(shè)備的參數(shù)化。從實(shí)例說(shuō)起：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)條件下的診斷 網(wǎng)絡(luò)的連接在系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)候一起被定義！ 通過(guò)RSLinx的樹(shù)形連接圖可以非常清楚地看到處理器之間的連接

20、情況從實(shí)例說(shuō)起：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)條件下的診斷 僅僅需要簡(jiǎn)單地選取一條信息指令，根據(jù)向?qū)０鍋?lái)進(jìn)行配置，非常方便 “browse 瀏覽”功能可以自動(dòng)地建立信息傳遞路徑 差別原因何在？是否是速度問(wèn)題？控制系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，您是否擔(dān)心速度問(wèn)題？傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)速度方面的性能不盡如人意:GeniusBus: 最高153.6K bps Allen-Bradley DH+/RIO最高 230.4 KbpsModbus Plus: 最高1.5 Mbps Profibus/DP最高速度為12Mbps，但是：ControlNet的優(yōu)勢(shì)恒定 5Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速率，與距離無(wú)關(guān)( 通過(guò)光纖/中繼器可達(dá)30公里)恒定 5Mbp

21、s 數(shù)據(jù)傳輸速率，與介質(zhì)類(lèi)型無(wú)關(guān)(同軸電纜/光纖)恒定 5Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速率，與終端設(shè)備無(wú)關(guān)恒定 5Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速率，與功能無(wú)關(guān)（實(shí)時(shí)I/O,互鎖或者對(duì)等報(bào)文）ControlNet：綜合速度最快的控制層現(xiàn)場(chǎng)總線NetLinx ：與眾不同.實(shí)現(xiàn)控制信息和數(shù)據(jù)完全橋接和路由的最好的體系結(jié)構(gòu)24vdc509 -BOD傳統(tǒng)的主/從結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)24vdc509 -BOD24vdc509 -BOD整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有黑盒子無(wú)需額外編程開(kāi)放的軟件和數(shù)據(jù)通訊解決方案 RSView根據(jù)需要選擇RSSql 單機(jī)版或者網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用版控制連接服務(wù)工業(yè)控制系統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理器企業(yè)連接服務(wù)RSSqlRSLinxDDE 服務(wù)

22、器ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)RSLinx 連接RSView連接OPC連接DDE連接OLE-DB連接OCI連接ODBC連接不只是硬件，不只是網(wǎng)絡(luò)通訊 1# I/O框架 N# I/O框架輸入先進(jìn)的通訊管理模式Producer/Consumer：輸入模塊或某一控制器數(shù)據(jù)能同時(shí)送到同一 ControlNet或者EtherNet/IP上的多個(gè)控制器以及上位機(jī)。而在傳統(tǒng)方式下，則需要通過(guò)主控制器先存儲(chǔ)該輸入后，再轉(zhuǎn)發(fā)給其他需要的設(shè)備。CPUCPUCPUCPUCPU控制器之間直接共享數(shù)據(jù)控制器之間直接共享輸入模塊縮短項(xiàng)目工期1$ Additional CPU neededMessageCIP3. 用戶(hù)必須配置“連接列表”，建立通訊路徑。2. 用戶(hù)必須為信息塊手動(dòng)設(shè)置參數(shù)。Message #1Acknowledge #1Message #