ControlLogix系統(tǒng)特點(diǎn)
Controllogix系統(tǒng)作為新一代控制器產(chǎn)品，采用模塊式結(jié)構(gòu)和框架式安裝方式，所有模塊都設(shè)置在框架背板的插槽中，支持帶電插拔功能。除了傳統(tǒng)的數(shù)字量I/O和模擬量I/O外，還支持過程控制、運(yùn)動(dòng)控制等。
ControlLogix系統(tǒng)主要特點(diǎn)
①與傳統(tǒng)PLC結(jié)合緊密。ControlLogix系統(tǒng)與傳統(tǒng)PLC連接緊密、方便，從指令集到各種通信接口，可以與PLC和SLC處理器之間實(shí)現(xiàn)無縫連接和集成。
②模塊化設(shè)計(jì)。ControlLogix系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，豐富的I/O和通信模塊提供靈活的系統(tǒng)配置，易于擴(kuò)展。而且所有模塊采取小型化、精致化設(shè)計(jì)，易于安裝并節(jié)省安裝空間。
③帶電插拔。ControlLogix系統(tǒng)主要模塊都采取特殊電路設(shè)計(jì)，除框架電源模塊不建議帶電插拔外，幾乎所有模塊都允許帶電插拔而不會(huì)損壞模塊。對(duì)于系統(tǒng)維護(hù)提供了極大的方便，既不會(huì)影響系統(tǒng)其他部分的正常運(yùn)行，也縮短了系統(tǒng)的整體維護(hù)時(shí)間。
④高速數(shù)據(jù)交換。ControlLogix系統(tǒng)框架背板有專門的CPU處理背板通信，使得各網(wǎng)絡(luò)和模塊鏈路通過背板實(shí)現(xiàn)高速通信。同時(shí)采用生產(chǎn)/消費(fèi)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)傳送。
⑤多控制器并存。從ControlLogix系統(tǒng)第一系列產(chǎn)品Logix5550開始，支持一個(gè)框架內(nèi)有多個(gè)控制器，該設(shè)計(jì)可以使每個(gè)控制器都能快速從背板獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速控制和數(shù)據(jù)共享。
⑥分布式I/O和處理。ControlLogix系統(tǒng)具有開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持EtherNet/IP，ControlNet和DeviceNet等網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合其他專有總線和多個(gè)系列的I/O模塊，構(gòu)成分布式和遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠范圍的分布式控制。
⑦支持多任務(wù)。ControlLogix系統(tǒng)提供具有優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)環(huán)境，支持連續(xù)型、周期型和事件型任務(wù)，可以通過組態(tài)定義各種任務(wù)的執(zhí)行，極大提高控制器的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。
⑧高可靠性。ControlLogix系統(tǒng)采用特殊的硬件設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，具有較好的耐振動(dòng)、耐高溫和抗電氣干擾能力，可靠性高，可以安裝在較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。
ControlLogix系統(tǒng)功能
ControlLogix系統(tǒng)功能已覆蓋了邏輯順序控制、過程控制、驅(qū)動(dòng)控制 、運(yùn)動(dòng)控制等工業(yè)控制系統(tǒng)的各種應(yīng)用。隨著控制功能的不斷發(fā)展和完善，ControlLogix系統(tǒng)集通用和專用控制于一體，其綜合性、集成性和易于開發(fā)、維護(hù)等性能也不斷提高。ControlLogix系統(tǒng)的控制功能包括：
①順序控制。順序控制主要用于實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯控制。ControlLogix系統(tǒng)控制器在PLC-5增強(qiáng)型指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善和擴(kuò)展，完全滿足時(shí)序邏輯控制的要求。同時(shí)還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，包括復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算功能、文件處理功能等。
②過程控制。ControlLogix系統(tǒng)控制器指令系統(tǒng)中引入了過程控制常用的功能模塊(FB)，用結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形式對(duì)應(yīng)儀表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過對(duì)功能模塊的組態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)過程控制功能。特別適用于既有大量邏輯時(shí)序又有連續(xù)控制的應(yīng)用場合。
③驅(qū)動(dòng)控制。驅(qū)動(dòng)控制主要指安裝在變頻器上的DrveLogix控制器所實(shí)現(xiàn)的控制。控制單元將系統(tǒng)的邏輯控制關(guān)系及控制參數(shù)，直接快速可靠地輸出到變頻器。集成在系統(tǒng)中的通信結(jié)構(gòu)，使變頻器與整個(gè)系統(tǒng)融合在一起，實(shí)現(xiàn)各種常規(guī)的驅(qū)動(dòng)控制。對(duì)要求精度要求特別高、速度快的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，還可以采用專門的調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制。
④運(yùn)動(dòng)控制。運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)軸的各物理量，也稱為伺服控制。 ControlLogix系統(tǒng)控制器有專門的運(yùn)動(dòng)控制指令，在梯形圖或結(jié)構(gòu)化文本程序中直接編制運(yùn)行，結(jié)合各種伺服模塊或運(yùn)動(dòng)控制模塊，通過執(zhí)行指令來簡單快速地實(shí)現(xiàn)各種常規(guī)的運(yùn)動(dòng)控制。對(duì)精度要求特別高、速度快或有特殊要求的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制，還可以選擇專用的數(shù)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
ControlLogix系統(tǒng)主要類型
ControlLogix系統(tǒng)有多種控制器的類型，包括1756-ContolLogix控制器、1769-CompactLogix控制器、1794-FlexLogix控制器、1789-SofLogix控制器和DriveLogix控制器五大類，統(tǒng)稱為Logix5000控制器。
①ControlLogix 系統(tǒng)控制器
Controllogix系統(tǒng)控制器適用于控制點(diǎn)數(shù)達(dá)到千點(diǎn)以上的大規(guī)模控制應(yīng)用，采用1756框架式安裝，模塊化結(jié)構(gòu)，各種模塊混合使用，控制器可以安裝在框架內(nèi)的任何一個(gè)槽內(nèi)，且多個(gè)控制器可以安裝在同一個(gè)框架中。控制器有多個(gè)系列和型號(hào)，支持多任務(wù)，具有很強(qiáng)的控制和網(wǎng)絡(luò)通信功能，有多個(gè)系列和多種型號(hào)，全面替代PLC-5系列處理器產(chǎn)品且安裝空間小20%~50%，支持NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，容易與傳統(tǒng)PLC產(chǎn)品集成。
②CompactLogix控制器
Compactlogix控制器適用于控制點(diǎn)數(shù)有幾百點(diǎn)的中、小規(guī)模應(yīng)用，以1769系列的I/O模塊作為擴(kuò)展，無框架連接，直接安裝在導(dǎo)軌或面板上，可以縱向和橫向擴(kuò)展。不同的CompactLogix系統(tǒng)控制器 類型集成有不同的通信接口，支持串行接口、ControlNet和EtherNet/IP接口等。是SLC-500系列PLC的替代和升級(jí)產(chǎn)品，系統(tǒng)性價(jià)比高。
③FlexLogix控制器
FlexLogix控制器是從1794 系列的適配器發(fā)展而來的，應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，支持串行接口、ControlNet和EtherNet/IP接口。簡單的FlexLogix系統(tǒng)包含一個(gè)控制器和最多8個(gè)I/O模塊。采用標(biāo)準(zhǔn)組件，模塊可以混合使用，且無須框架和背板，可安裝在導(dǎo)軌和面板上，占用空間很小。
④SoftLogix控制器
SoftLogix控制器是基于PC平臺(tái)的控制器，把控制和信息組合在一個(gè)單元中，適用于以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。將操作站和控制器融合在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，支持NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，兼容所有組態(tài)編程軟件等。
⑤DriveLogix 控制器
DriveLogix控制器是專用于變頻驅(qū)動(dòng)器的控制器，將相關(guān)的邏輯控制直接放在變頻驅(qū)動(dòng)器上，可以減少控制層和變頻驅(qū)動(dòng)器之間的通信。具有高速的NetLinx網(wǎng)絡(luò)通信接口模塊，能控制本地的Flex I/O，適用于傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
ControlLogix系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
ContolLogix系統(tǒng)支持3層網(wǎng)絡(luò)，上層信息網(wǎng)(EtherNet/IP)用于全廠的監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理；中層控制網(wǎng)(ControlNet)用于實(shí)現(xiàn)控制器的實(shí)時(shí)報(bào)文傳送；底層設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)用于連接現(xiàn)場設(shè)備。3層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成NetLinx架構(gòu)，根據(jù)特定的應(yīng)用場合，通過選擇不同的通信模塊來組成不同的網(wǎng)絡(luò)。通過ControlLogix系統(tǒng)的背板總線，數(shù)據(jù)不需要控制器及額外的編程組態(tài)就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)間的自由傳送和信息交換。
①EtherNet/IP
EtherNet/IP是一種基于以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)，由IEEE802.3的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議簇協(xié)議和通用工業(yè)協(xié)議(CIP)3部分組成。在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上提高了設(shè)備的互操作性，提供實(shí)時(shí)I/O通信，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息的對(duì)等傳輸，完成非實(shí)時(shí)信息的交換。
EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)采用通用RJ45五類非屏蔽雙絞線電纜(UTP)或光纖連接網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間的互連，通信速率支持10/100Mbps和標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)。
②ControlNet
ControlNet是一種實(shí)時(shí)控制層網(wǎng)絡(luò)，具有高度的確定性和可復(fù)用性，可在單一的物理介質(zhì)鏈路上同時(shí)高速傳輸限時(shí)型I/O數(shù)據(jù)、互鎖數(shù)據(jù)、消息傳送數(shù)據(jù)，以及包括編程和組態(tài)的報(bào)文數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)程序和配置數(shù)據(jù)的上傳和下載。ControlNet網(wǎng)絡(luò)的高效數(shù)據(jù)傳輸能力顯著提升了所有系統(tǒng)或應(yīng)用的I/O性能和對(duì)等通信能力，通信速率達(dá)5Mbps。 支持消息傳送、生產(chǎn)/消費(fèi)標(biāo)簽、人機(jī)接口(HMI)和分布式I/O。
③DeviceNet網(wǎng)絡(luò)
DeviceNet網(wǎng)絡(luò)是一種開放式的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用于分布式控制的底層現(xiàn)場設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，連接智能傳感器、驅(qū)動(dòng)通信、按鈕開關(guān)和I/O適配器等，易于與第3方設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
DeviceNet網(wǎng)絡(luò)有主干線和分支線組成，主干線是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的骨干，支撐電源和所有支線。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能有一條主干線，不同結(jié)構(gòu)的支線與主干線相連。主干線最大長度由電纜類型和網(wǎng)絡(luò)速度決定，對(duì)于粗纜，當(dāng)通信速率是125kbps時(shí)，主干線的最長距離是500m。主干線兩端必須連接終端電阻，不同的連接器有不同的終端電阻。分支可以是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，也可以是樹形、菊花鏈形等，分支的長度應(yīng)小于 6m, 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的分支長度也有限制。
此外，ControlLogix系統(tǒng)兼容傳統(tǒng)PLC的網(wǎng)絡(luò)，包括DH+，RIO和DH485等，支持通用的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和總線，如基金會(huì)現(xiàn)場總線(FF)和高速可尋址遠(yuǎn)程傳感器協(xié)議(HART)等，同時(shí)還支持與第3方通信的模塊，如Prosoft公司的 MVI56E 等。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以把各種類型的PLC，I/O模塊，操作界面等靈活集成，滿足各種工程應(yīng)用的需要。
ControlLogix系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)連接如圖所示。ControlLogix控制器通過通信接口模塊擴(kuò)展出3層網(wǎng)絡(luò)，最底層是DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，連接傳感器、按鈕和指示燈等設(shè)備，第2層是ControlNet網(wǎng)絡(luò)，連接控制器、具有ControlNet接口的各種處理器、監(jiān)控終端和I/O， 第3層是EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)，連接以太網(wǎng)接口設(shè)備如控制器、工程師站、操作站、變頻器和I/O等。
ControlLogix系統(tǒng)冗余配置
ControlLogix系統(tǒng)控制器冗余屬于硬件熱備冗余。控制系統(tǒng)的冗余可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置，包括網(wǎng)絡(luò)冗余、電源冗余、控制器冗余、I/O冗余以及組合冗余方式。
①網(wǎng)絡(luò)冗余
當(dāng)考慮網(wǎng)絡(luò)部分是系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò)冗余，也稱為介質(zhì)冗余。ControlLogix系統(tǒng)使用1756-CN2R模塊組成冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，如圖所示。圖中，ControlNet網(wǎng)絡(luò)有3對(duì)節(jié)點(diǎn)，一對(duì)是工作站節(jié)點(diǎn)，帶有冗余ControlNet網(wǎng)卡；第2對(duì)是ControlLogix控制站節(jié)點(diǎn)，帶有冗余介質(zhì)的ControlNet模塊連接網(wǎng)絡(luò)，控制1756 系列I/O；第3對(duì)是PLC-5/C處理器節(jié)點(diǎn)，處理器有冗余ControlNet端口連接網(wǎng)絡(luò)，控制1771系列I/O。
②電源冗余
當(dāng)考慮電源是系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，可以采用1756-PAR2或1756-PBR2冗余電源套件給每個(gè)框架供電，電源冗余如圖所示。同時(shí)，還可以考慮使用不同的外供電回路分別給冗余電源模塊供電，進(jìn)一步提高電源的可靠性。冗余電源模塊有故障報(bào)警觸點(diǎn)，可作為DI點(diǎn)引入到系統(tǒng)的輸入模塊作狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)警。
③控制器冗余
當(dāng)考慮控制器故障可能引起重大問題的應(yīng)用場合如系統(tǒng)經(jīng)過評(píng)估，要求按 SIL2配置控制系統(tǒng)時(shí)，可采用2套完全一樣的ControlLogix系統(tǒng)控制器組成冗余控制器系統(tǒng)。控制器冗余是ControlLogix系統(tǒng)冗余的核心。
控制器冗余配置要求包括：
a、主、從2個(gè)框架尺寸一致，即先上電的框架為主框架。
b、每個(gè)框架中至少有1塊控制器模塊1756-L7X，1塊冗余模塊1756-RM2和至少1塊ControlNet模塊1756-CN2R或1塊EtherNet/IP以太網(wǎng)模塊1756-EN2T。
c、模塊安裝順序、ControlNet模塊的節(jié)點(diǎn)地址、以太網(wǎng)模塊的IP地址都要一致。
d、冗余模塊通過1756-RMCx同步電纜連接，冗余框架中不能有I/O模塊。
e、模塊系列、固件版本和控制器運(yùn)行的程序一致。冗余控制器中不能有事件型任務(wù)和被禁止的任務(wù)。
增強(qiáng)型冗余系統(tǒng)中，1756-L7X控制器對(duì)應(yīng)的冗余模塊固件版本是19.053。冗余框架中的ControlNet和EtherNet/IP通信模塊必須是增強(qiáng)型，即目錄號(hào)中都包含一個(gè)“2”字。例如，1756-EN2T模塊。冗余模塊1756-RM2/A只占一個(gè)槽位，不能與1756-RM/A和1756-RM/B配對(duì)，更不支持早期的占2個(gè)槽位的SRM冗余模塊。冗余控制器系統(tǒng)如圖所示。實(shí)現(xiàn)控制器冗余和ControlNet網(wǎng)絡(luò)冗余，其中的一個(gè)遠(yuǎn)程框架帶冗余電源。
④I/O模塊冗余
當(dāng)考慮I/O模塊故障可能引起重大問題的應(yīng)用場合，可以采用I/0冗 余設(shè)計(jì)，如圖所示。圖中冗余控制器框架中配置了具有環(huán)形拓?fù)渫ㄐ拍芰Φ囊蕴W(wǎng)模塊1756-EN2TR，與1715-冗余I/O的以太網(wǎng)適配器1715-AENTR構(gòu)成設(shè)備級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)(DLR)，PanelView圖形終端通過以太網(wǎng)分接器(ETAP)接入環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)中還有一個(gè)1756遠(yuǎn)程I/O站。借助DLR技術(shù)，控制器和I/O模塊的可靠性和可維護(hù)性得到進(jìn)一步提高。
