ControlLogix5000系列大型PLC44页.doc

第3章 ControlLogix5000系列大型PLC3.1 ControlLogix5000系列PLC硬件系统2.3.1 ControlLogix5000系列PLC系统概况Logix系统不同于传统的PLC,他是以先进的系统构建理念，高性能的硬件，以及功能强大的软件而组成的一个可实现多种性质控制任务的复杂多任务控制平台。ControlLogix系统是Rockwell最新推出的控制平台，它提供了单一的集成化控制架构，能够实现离散、传动、运动、过程控制任务。系统结构以三层网络为构架，以ControlLogix控制器为核心，配以功能强大的RSLogix5000软件，以及相关的网络组态软件RSLinxs，系统总揽图如图1-1所示。它提供了通用的控制工具、软件环境，以及跨平台的通讯支持。图2.1 ControlLogix控制系统图1. ControlLogix控制器ControlLogix创立了一个新的标准，以让PLC在所要求的简单易用的环境中发挥出更加出色的表现和性能。ControlLogix控制器在容量可选的存储单元的配合下，可以支持精确的复杂运算处理，除满足顺序控制、过程控制以外，并且可以提供快速的运动控制。其处理器是模块化的，允许根据具体应用，选择各种存储单元规格的不同处理器。多种多样的控制器、通讯模块和I/O模块可以不加限制地组合使用。对于I/O接口，不需要专门为之安排一个处理模块，系统就好比在生长一样，系统网络允许为额外的底板或者背板分配控制资源。ControlLogix控制器的优点有：(1)、模块化的高性能控制平台可满足顺序控制、过程控制、驱动以及运动控制的要求。每一个ControlLogix控制器可以执行多个控制任务，减少了系统对控制器的数量要求，进而加快了系统故障的检查。多个周期性的任务可以在不同的时刻触发，以达到更高性能水平。(2)、在没有限制的条件下组合多个控制器、网络和I/O。ControlLogix平台的高性能在一定程度上归功于ControlLogix的底板或者说是背板，因为它提供了一个非常快捷的NetLinx网络，在这个网络上，ControlLogix的控制器、I/O模块和通讯模块可以像一个个的节点一样完成需要一定智能的任务。(3)、通用的编程环境和Logix控制引擎。无论如何组建控制平台或者搭建网络，由于使用了通用的控制模块，系统的成本低而且相互的整合也更加方便。系统的配置和编程的一致协调，使得最初程序的扩展和长期的系统维护都可以更加轻松的完成。(4)、与NetLinx公共网络体系的互联。在各个层面上通过网络实现信息的无缝互通，并且可以与互联网进行交互，实现了电子信息化的控制应用。(5)、多品种的I/O模块。模拟量、数字量以及特殊的I/O模块满足各种场合使用要求。(6)、对成熟的自诊断和高水平的可靠性的标准化设计提供了必要的可靠性能。2. ControlLogix网络结构通讯是ControlLogix平台的命脉。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(producer/consumer)技术，可提供高性能的确定性数据传送。Logix5555处理器通过Contro1Logix背板与本地框架中的1756IO模块通讯。除了Logix5555处理器自带的RS232(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和普通的Remote IO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-232，Contro1Net，Ethernet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。 网络结构的最大特点就是采用三层网络构架来满足数据量以及实时性的不同要求。 (1) 信息层的网络 在生产调度层（信息层）采用基于TCP/IP通讯协议的工业以太网（EtherNet/IP）作为网络媒介，网络传输速率为10/100Mb/s。由于PLC网络中采用了以太网网络技术，所以许多PLC产品都支持以太网的TCP/IP通信协议，它们将控制系统与监视和信息管理系统集成起来，通过以太网网络，用于监控的可编程序控制器、工业计算机以及商业计算机系统就可以存取车间级的数据。这样的数据能用于数据采集、监控、计算管理、统计质量控制、设备维护、生产流程以及物料跟踪，同时TCP/IP协议可以使计算机访问使用结构化询问语言SQL的开放型数据库。(2) 控制层的网络ControlNet控制网网络是一种用于对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性网络，同时，它允许传送无时间苛求的报文数据，但不会对有时间苛刻要求的数据传送造成冲击。它支持介质冗余和本质安全，在工业控制网络中，主要用于控制器、工控机、图形终端和人机界面（HMI）之间的通讯。同时也能够与各种设备连接，包括操作员界面、拖动装置以及其他与控制网连接的设备。采用生产者/消费者（Producer/Consumer）模型，支持对等（点对点）、多主和主从通讯方式，或三者的任意组合。高吞吐量5Mb/s的数据传送率用于改善I/O、控制器互锁以及对等通信报文传送的性能。(3) 设备层的网络DeviceNet设备网网络是一种用于对底层设备信息传送现场总线网络。它既可以连接简单的底层工业设备，又可以连接像变频器、操作员终端这样的复杂设备。其物理层采用CAN总线技术，通过一根电缆将诸如可编程控制器、传感器、测量仪表、光电开关、变频器、操作员终端等现场智能设备连接起来，它是分布式控制理想的解决方案。DeviceNet设备网网络虽然属于工业控制网络的底层网络，通讯速率不高，数据传输量也不大，但其具有低成本、高效率、高可靠性的特点。其同一网段上最多可以容纳64个节点，三种可选的数据传输速率：125kbit/s、250kbit/s、500kbit/s，采用生产者/消费者（Producer/Consumer）模型，支持对等（点对点）、多主和主从通讯方式。3. ControlLogix软件ControlLogix软件系统包括集成软件开发平台RSLogix5000、通讯服务软件包RSLinx、网络组态软件RSNetWorx。RSLogix5000软件是符合IEC61131-3标准的软件包，是一个包含编程、诊断、在线监控等功能的集成系统开发平台。系统的主要功能是为控制工程师和系统编程人员提供一个可以把他们的程序概念转变成一系列的程序图和定义用于快速地创建可执行程序。 RSLinx提供了一个贯穿整个网络的友好的用户图形界面，支持和许多不同网络上的多种设备同时进行通讯。RSNetWorx网络组态软件是用于进行组态和规划的工具，允许用户为网络创建一个图形化界面，并配置相应的参数以定义网络。又根据三层网络构架分别有三个软件：RSNetWorx for DeviceNet（用于设备网组态）、RSNetWorx for ControlNet（用于控制网组态）、RSNetWorx for EtherNet/IP（用于以太网组态）。2.3.2 ControlLogix5000系列PLC硬件结构ControlLogix控制器采用了模块化的设计，无源数据总线背板结构。包括处理器在内所有单元，根据功能设计成各种模块，典型的处理器模块如Logix5555处理器，并且模块种类不仅包括数字量、模拟量这些传统的信号模块，还有各种网络通讯模块，更突出的还有专门的运动伺服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且十分完整的控制方案。所有的模块都安装于标准的ControlLogix机架内，其实物如图1-2所示图1-2、ControlLogix控制器ControlLogix提供了一种以背板为基础的模块组合方式。ControlLogix的I/O背板是按照背板装配方式而设计的。电源模块直接安装在这个背板的最左边。ControlLogix的I/O背板按照使用需求可以分为4、7、10、13和17槽几种规格。各个模块的布置是完全相互独立的，任何一个模块都可以安装在背板的任何一个槽内。每个I/O模块都可以采取机械按键的方式来锁定，以防止不合适的电压加到相应的组件上。由于ControlLogix控制器的无源数据总线背板结构，模块化的设计，加上性能卓越的处理器，ControlLogix控制器不仅具有先进的通讯能力和最新的I/O技术，而且可同时提供顺序、过程、运动和传动控制。因为系统是模块化的，所以用户就能够有效的设计、建立和更改系统。根据控制任务的要求，灵活的选择各种模块和数量，最后根据模块数量和规格来确定机架规格和电源型号。机架的型号规格分别有1756-A4, 1756-A7, 1756-A10, 1756-A13, 1756-A17几种规格，电源有1756-PA75，1756-PA75，1756-PA75R，1756-PA75R，等多种规格，其中PA为交流输入，PB为直流输入，R为冗余电源。ControlLogix处理器提供模块化的存储单元（容量从750K到8M），并且可以寻址大范围的I/O接口（最多为4000个模拟量或者128000个数字量）。这些I/O可以是ControlLogix的本地I/O，在安装有ControlLogix控制器的一个背板上的1756I/O模块最多可以收发512个数字量，256个模拟量的输入或者96个模拟量的输出，一个ControlLogix的I/O模块允许使用的最多接口数为32个。如果使用远程I/O，单独一个控制器可以交互的远程I/O最多达250个。控制器可以通过以太网、控制网、设备网和远程I/O网络来监控这些I/O接口。一个最小的ControlLogix控制系统需要一个带有电源的机架背板（Chassis）、一个处理器模块和一个I/O模块组成。对于一个普通的控制任务，可以选择一块处理器模块，例如Logix5555处理器模块，以及若干I/O模块，把这些模块插在同一个机架内，如图1-3所示。模块在机架内的排列是任意的，机架内的各模块通过背板无源数据总线传递和共享数据。图1-3 单处理器的本地控制系统Contro1Logix的无源数据总线背板结构，不但使得处理器模块可以插在机架的任何槽位上，而且使得多个Logix5555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Logix5555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IO数据及其他信息的共享。其可实现的配置如图1-4所示。通过在一个ControlLogix背板上安装多个处理器模块，每个处理器模块各自执行独立的控制任务。这样的系统需要进行系统规划，为每一个IO指明宿主控制器。每一个处理器都可以读取任何一个输入模块发来的信号，并且向特定的输出模块发送指令。需要通过对系统的配置来明确每一个控制器对应控制那些输出模块。图1-4多处理器的本地控制系统ControlLogix控制器还可以通过EtherNet，ControlNet和DeviceNet网络模块及其网络将远离处理器的分布式IO连接起来，实现分布式IO数据处理。同样可以通过EtherNet，ControlNet和DeviceNet网络将分散的处理器连接起来，实现分布式控制。其可实现的配置如图1-5所示。可以有选择的按照所需的通讯端口为ControlLogix的背板安装相应的通讯模块。可以在背板上安装多个通讯模块为数据的传输提供多条路径，这样可以提高系统的性能。任何通讯模块都可以安装在背板内的任意槽内。在这种配置下，控制器就可同时对本地背板上和远程背板上的I/O模块进行监控了。图1-5 远程或分布式控制系统ControlLogix系统允许不同程度的冗余。可以通过下面的方法配置一个冗余系统：在两个ControlLogix背板上都安装上Logix5555控制器，同时准备控制网适配模块（1756CNB或者1756CNBR）、以太网适配模块（1756ENBT）和系统冗余模块（1757SRM），用专用光纤将系统冗余模块连接起来。所有的I/O模块都必须相对冗余控制背板是远程的。在控制网上增加I/O、操作面板和其他的设备。作为控制终端的计算机必须通过以太网和系统相连，而I/O不可以这样连接入系统。在一个专门安装I/O模块的背板上我们可以为之连接冗余电源。这个I/O背板可以通过网络和其他的ControlLogix背板相连。给ControlLogix系统加入冗余组件是不需要任何额外的程序编制的。给系统配置冗余组件就和从产品目录中选取一个可以作为冗余组件的产品一样简单。要做的只是给系统中的主控制背板上的控制器下载程序，同时，系统自动将这个程序输送给次控制器。在一个ControlLogix冗余系统中，次控制器和主控制器是同步工作的，这样对最高优先级的任务的输出就能得到平顺可靠的保证。每隔大约100MS就会产生一次中断，以对通过网络和冗余控制系统相连的所有设备进行状态读取。ControlLogix系统的模块化的IO、内存及通讯接口可为我们提供了一种既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IO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IO，内存及通讯接口。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。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。ControlLogix控制器安装了IEC-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，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。ControlLogix系统的模块大体上可分为处理器模块、IO模块、通讯模块、功能（智能）模块等几大类，下面分别介绍一些常用的ControlLogix系统模块。2.3.3 ControlLogix处理器模块ControlLogix处理器模块目前有ControlLogix5555、ControlLogix5560M03SE、ControlLogix5561、ControlLogix5562、ControlLogix5563等，其特性雷同，这里主要介绍Logix5555处理器。Logix5555处理器是安装于1756 I/O框架的高速单槽处理器。它的典型指令处理速度为0.08ms/k指令，标准内存为160k字节，可通过向处理器模块中插入内存子模块来进行内存扩展。多任务操作系统可支持32个可组态的连续性或周期性任务，这些任务根据具体应用程序将按照优先来执行程序代码。用户可为每一个任务分配最多32个程序，每一个程序都可以有自己的本地数据或梯形图逻辑。符号寻址（符合IEC1131-3标准）允许用户在不依赖硬件的情况下，通过在应用程序中使用符号来标识数据，支持长文件、变量名(最多40个字符)。1756-L55M16处理器为常用的ControlLogix系统的处理器，该处理器是一个7.5M内存，32位的微处理器，支持浮点运算、和全部的数字量和模拟量，具有在线维护能力,处理器固件(FirmWare)可以进行升级。以下是处理器技术指标：处理器内存容量最大I/O数量最大模拟量程序执行时间通讯Logix55-M167.5M128,0004,000输入或2,000输出0.08 ms/KEtherNetControlNetDeviceNetRS232-CRS485一个Logix5555处理器支持128000个离散或4000个模拟的I/O点，在安装有Logix5555处理器的一个背板上的1756I/O模块最多可以收发512个数字量，256个模拟量的输入或者96个模拟量的输出。如果是远程I/O，单独一个处理器可以交互的远程I/O最多达250个。控制器可以通过以太网、控制网、设备网和远程I/O网络来监控这些I/O接口。ControlLogix处理器模块的正面视图如图1-6所示。工作方式选择钥匙开关有三个位置：RUN，REM，PROG,开关不同位置所对应的工作方式见表1。面板上还有若干LED指示灯，指示灯有亮灭和颜色的变化，其含义见表2。图1-6 Logix5555处理器模块在ControlLogix处理器模块内包含了一个RS232端口，利用该端口可以进行对处理器模块初始参数设置、处理器固件(FirmWare)升级、项目（程序）的上传下载等一般性的通讯任务。ControlLogix处理器的指令丰富，功能强大。除了具有所有传统的位操作指令、定时器计数器指令、数据传送指令、算术运算指令、比较指令、顺控指令、程序控制指令以外，还有功能强大的输入/输出指令、数组（文件）操作指令、三角函数指令、高级算术指令（指数、对数）、算术转换指令。更突出的是还有PID、伺服运动控制等专用指令。表1 工作方式选择工作方式开关位置本地编程PROG本地运行RUN远程编程从PROG转到 REM远程运行从RUN转到 REM远程测试REM，编程软件在线并选择Test模式表2 面板状态指示指示灯状态/颜色说明RUN熄灭没有任务在运行控制器处于编程方式或测试方式绿色有一个或多个任务在运行控制器处于Run方式I/O熄灭没有组态的I/O或内存中没有项目绿色与所有组态的设备通讯绿色闪烁有一个或多个设备未响应红色闪烁机架故障RS232熄灭未激活绿色正在接收数据或传送数据BAT熄灭电池可以支持内存红色电池不能支持内存或没有电池OK熄灭未接通电源红色闪烁可恢复故障红色不可恢复故障，可更换机架电源，下载项目并运行来清除故障绿色控制器OK2.3.4 ControlLogix I/O模块为了满足模块化控制背板的组合需求，1756I/O模块提供了规格众多的数字量、模拟量和特殊的I/O模块。这种模块化的设计给控制系统增加I/O接口时提供了方便。任何一个模块都可以在ControlLogix背板上和控制器搭配使用。除了运动控制模块以外，其他任何模块都可以安装在通过控制网络和ControlLogix控制器相联的ControlLogix背板上。数字量I/O模块包括输入模块、输出模块以及输入输出混合模块。模块里每一路（位）数字量有一个数字回路， 对于输入回路，通过端子接入一个类似于开关（具有ON/OFF状态）或传感器，采集现场各种开关接点的状态信号，并将其转换成标准的逻辑电平，送给处理器处理，可以用这个开关或传感器去激发一些诸如电机启动、指示灯亮灭和信号发送等功能。对于这些输入回路，一般都使用了光电隔离和数字滤波等方式来剔除信号中的噪音。对于输出回路，这些回路的输出状态直接由处理器上相应存储器位上的状态决定，这些信号可以通过输出端子连接到负载上。隔离型的输出信号可以应用在诸如接有强电的电机控制情况下。模拟量I/O模块可以完成A/D或者D/A转换，这样可以把模拟信号直接传输给控制器，并且转换字长为16位。在需要有过程信号（连续量）控制的环节上，可以采用模拟量I/O模块，并可以配合PID指令使用，这样的配置可以给系统提供很好的偏差反馈，使之运行性能更加优良。具有诊断功能的I/O模块给系统带来了普通I/O模块所无法提供的能力。除了能在系统中各个控制器之间交流数据状态以外，诊断模块还能发现存在于信号扫描、线路连接和输出校验等上的问题。模块的前面板提供了状态指示器来显示输入、输出以及错误的状态。特殊功能模块为系统提供了即时处理信号的能力，这样就可以随着输入的改变而即时更新输出信号，不需要再去和控制器进行多余的通讯，减轻了处理器的负担。为了便于现场施工、调试以及以后的维护，I/O模块采用可拆卸的接线端子块（RTBs），接线时实际是接到了和模块组合使用的位于模块前端的可拆卸的接线端子块（RTBs）上。由于可拆卸的接线端子块（RTBs）是标准化的部件，所以更换模块时无需断开连线，只需把接线端子块（RTBs）和模块分离。1.数字量输入模块（a） （b）图1-7 诊断型数字量直流输入模块1756-IB16D（a）面板布置 （b）端子接线数字量输入模块分为交流输入模块和直流输入模块两大类，每一类中又有诊断型（末尾带D）、电子熔断型（末尾带E）、单独隔离型（末尾带I）之分。一个数字量输入模块的输入点数有8、16和32三种。图1-7（a）所示为16点诊断型数字量直流输入模块1756-IB16D面板布置。1756-IB16D 共有16个输入点，输入电压的范围为DC10-31V，每个输入点都可以通过软件来修改它的滤波时间。在面板上对应有16个状态指示灯（ST）和16个故障指示灯（FLT）。当输入接通时，对应输入点的状态指示灯亮，当发现输入点有故障时，对应输入点的故障指示灯亮。1756-IB16D把输入点分为四组，每组四点输入有一个公共端，这样可以根据外部连接器件的不同独立使用这四组输入。也可把四组输入的公共端联在一起使用，其典型的端子外部线路连接如图1-7（b）所示。1756-IB16D前端的可拆卸的接线端子块（RTB）有两排端子，左边一排为公共端，右边为各对应输入端。在每个输入端的外部连接的开关上并联一个电阻，就可以启用外部断线检测的自动诊断功能。这样当外部断线时，其对应的故障指示灯（FLT）就会亮。并联电阻的阻值取决于外部提供的电源电压，当采用DC24V电源时，电阻取值为14.3K。2.数字量输出模块（a） （b）图1-8 诊断型数字量直流输出模块1756-OB16D（a）面板布置 （b）端子接线数字量输出模块分为直流输出模块、交流输出模块和触点（继电器）输出模块三大类，每一类中又有诊断型（末尾带D）、电子熔断型（末尾带E）、单独隔离型（末尾带I）之分。一个数字量输出模块的输出点数有8、16和32三种。图1-8（a）所示为16点诊断型数字量直流输出模块1756-OB16D面板布置。1756-OB16D 共有16个输出点，工作电压的范围为DC19.2-30V，每个输出点的最大输出电流为2A，每个模块的最大输出电流为8A。在面板上对应有16个状态指示灯（ST）和16个故障指示灯（FLT）。当有输出信号时，对应输出点的状态指示灯亮，当发现输出点有故障时，对应输出点的故障指示灯亮。1756-OB16D把输出点分为两组，每组八点输出有一组外接电源公共端，这样可以根据外部连接负载器件的不同独立使用这两组输出。也可把两组输出的公共端联在一起使用，其典型的端子外部线路连接如图1-8（b）所示。1756-OB16D前端的可拆卸的接线端子块（RTB）有两排端子，左边一排为公共端，右边为各对应输出端。在每个输入端的外部连接的开关上并联一个电阻，就可以启用外部断线检测的自动诊断功能。这样当外部断线时，其对应的故障指示灯（FLT）就会亮。并联电阻的阻值取决于外部提供的电源电压，当采用DC24V电源时，电阻取值为14.3K。3.模拟量输入/输出模块ControlLogix控制器支持多种类型的模拟量信号，不仅包括普通的模拟量输入输出信号，还包括直流热电偶和RTD温度输入信号。模拟量模块的可编程特性包括了对噪音信号和噪音环境下的数字化滤波，以及具有很强机动性的对每一个I/O端口的信号传输范围的选择。模拟量模块包括下列实时检测功能：输入的开环检查；实时纠错；对电压过高或者电压不足的2级警报（HI和HIHI、LO和LOLO）。对发生在模拟量模块上的错误的反馈的输出响应，可以自己加以定义。模拟量模块上的状态监测给控制器采取警报或者纠错提供了信号依据。使用模块上的时间表功能，可以实时跟踪输入信号的改变，并且为输出信号的状态改变设定时间规律。2.3.5 ControlLogix通讯模块ControlLogix控制器通讯是ControlLogix平台的命脉。Logix5555处理器通过Contro1Logix背板与本地框架中的1756IO模块通讯。除了Logix5555处理器自带的RS232(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和普通的Remote IO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Contro1Net，Ethernet和DeviceNet网络之间传送控制数据及信息数据。三层网络构架分别通过各自的网络通讯模块来实现，各层网络的模块如图1-9所示。 （a） （b） （c）图1-9 ControlLogix控制器通讯模块（a）以太网模块 （b）控制网模块 （c）设备网模块2.3.6 ControlLogix运动控制模块Logix运动控制使用同步、分布式控制来提供一种高度集成的运动控制解决方案，它将顺序控制和运动控制集成在一起。RSLogix5000软件内置一套丰富的运动控制指令，可使用梯形图、结构文本或顺序功能图编辑器进行编程。内置的运动控制指令满足大范围的机器控制要求，包括独立轴运动、同步的齿轮和凸轮运动，以及完全以内插值替换方式的三维运动。Kinetix集成化运动控制是运动控制的理想解决方案，ControlLogix控制器是Kinetix集成运动控制的核心部分。Kinetix注重的是完全的运动控制解决方案，基于艾伦- 布拉德利的 ControlLogix或者Softlogix控制系统及其SERCOS数字运动接口模块、AB的伺服驱动器、伺服电机，连同广泛的应用知识体系，使Kinetix集成运动控制成为机械运动控制的新标准。ControlLogix控制平台是具有艺术性的模块化控制系统，它可以提供连续、运动、驱动和程序控制。这个特征允许了大范围的控制器、I/O模块和通讯模块的选择。RSLogix 5000编程软件支持运动控制和连续控制，除此之外，包括四种SERCOS接口模块在内的七种ControlLogix运动控制模块，都是 Kinetix集成运动控制解决方案的一部分：16轴的 SERCOS 接口模块1756- M16SE8轴的 SERCOS 接口模块1756- M08SE3轴的 SERCOS 接口模块1756- M03SE集成了ControlLogix控制器和SERCOS运动控制模块的1756-L60M03SE2轴的模拟量/编码器模块1756- M02AE2轴的模拟量/LDT模块1756- HYD022轴的模拟量/SSI 模块1756- M02ASRSLogix软件为ControlLogix运动控制系统提供完全的编程支持。这个软件提供包括轴的连接诊断和自动运转在内的轴组态，并且支持梯形图、结构文本和流程图解等各种运动控制编程。38个运动指导提供了从简单的点到点控制到复杂的PCAM、TCAM和集成多轴运动控制的大范围的运动控制。Kinetix SERCOS接口运动控制模块为ControlLogix平台（背板）和Kinetix6000、Ultra3000SE、1394SERCOS接口以及8720MC伺服驱动器之间搭建了光纤传输途径。模块和驱动器之间的这种联系是通过使用光纤网的连续实时通讯系统（SERCOS）的。这种光纤网为驱动器和运动部件之间提供了可靠的高速数据传输并且具有出色的抗干扰性、更快的传递速度和简化的接口。可以配合多种模块的ControlLogix控制器可以驱动多达32个轴。SERCOS接口运动控制模块1756- M08SE如图1-10所示。图1-10 SERCOS接口运动控制模块 2.4 RSLogix5000软件系统2.4.1 Logix5555处理器指令系统RSLogix5000软件是符合IEC61131-3标准的软件包，是一个包含编程、网络组态、诊断、在线监控等功能的集成系统开发平台。系统的主要功能是为控制工程师和系统编程人员提供一个可以把他们的程序概念转变成一系列的程序图和定义用于快速地创建可执行程序。 RSLogix5000软件系统除具有一般的编程系统应具有的共同功能，如用户界面（UGI）全面支持Windows/图标/鼠标技术，支持多视窗，在线帮助，系统连编，系统文件，文档资料等最基本功能外，还具有如下一些功能特征。 1 智能的图形化及文本编辑器，支持IEC61131-3中规定的5种通用语言：梯形图、顺序功能图、功能块图、指令表和结构文本。编程系统具有采用IEC61131-3编程语言中任何一种图形化和文本化语言来开发实际应用系统不同控制能力（如连续控制、互锁逻辑、报警、顺序控制等实际系统）的多语言功能。 2 对分层设计的支持，因而，实际的编程系统应当允许用户将一个控制系统设计分解为较小的更容易管理的部分如程序和功能块的能力。如图2-3-1所示。 图2-3-1 功能块设计分层3 实时诊断，在控制程序下载到实际的目标系统之后，编程系统能够实时显示目标系统的实时变量值，如功能块的输入和输出等。 4数据库输入输出能力，对于一个大的实际项目，允许设计信息从生产设备引入到内部数据库能力；编程系统还具有输出设计信息，诸如I/O信号名称、物理硬件I/O地址等到数据库以及其他软件包能力。 System TaskMotion TaskFault TaskUser TaskPasswordConfigurationStatusUser TaskPasswordConfigurationStatusUser TaskWatchdogConfigurationStatusProgramProgramProgramProgramI/O Dataarrayxfloatintstructstruct arrayxGlobal Datastruct arrayxarrayx,y,zProgramProgramFault Routineif A=12 then Bsubroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-subroutine-| |-( )-Local DataMain Routine图2-3-2 多任务组织结构5支持多任务组织结构，每一个PLC可能包含多个处理单元如CPU或专用的处理器，这些在IEC61131中称为资源（resource）。若干个任务能运行于同一个资源。由于优先权或执行的类型（周期、循环或中断）的不同，任务也会有所不同。每个任务包括一个或若干个程序。每个程序与一个例程相关联，也有可能有多个关联的例程。同时支持多用户编程，具有多个用户同时从不同的开发平台共同编写一个项目并将他们各自的程序融入最终系统的的能力。如图2-3-2所示。6 支持变量、数据类型与公共元素在传统的PLC中，通常直接使用“操作数”，例如“M3.1”（存储位3.1）或IW4（输入字4），来直接存取PLC存储器中的地址。因此程序员必须记住一个PLC程序中，PLC的编址可能会使用何种格式。当指定一个不正确的存储地址或使用错误数据格式的地址，常导致程序有错误。因此，系统导入“符号”代替硬件地址或符号，定义了变量的使用，如同高级编程语言中已常规使用的那样，包括数据类型的定义和数据结构体。7系统导航能力，因为设计可以被分解为许多不同的图形合成，因而，编程系统能够使得程序内的不同元素容易找到的能力。此外，编程系统还能够追踪图形之间的信号的能力，如从一个系统输入到一个顶层程序、程序层功能块，再到设计底层。 8项目管理能力，对于一个大的应用项目，编程系统能够支持基于网络的多平台控制软件开发的能力，此外，还允许基于多平台的控制程序形成资源文件以及一系列资源文件通过“项目”来管理。编程系统要求所有的连编文件自动的产生。安全保护功能有效的避免了为授权个人对程序的修改，此外，还对控制系统的在线改变提供保护。软件的在线修改主要局限于软件的安全性和有效性方面，用户应当特别注意装载程序直接改变时的情况，因为编程系统不可能象在离线状态下一样严格地检查在线的变化。 图2-3-3 RSLogix5000屏幕显示界面双击RSLogix5000软件图标则可进入集成系统开发软件平台，其屏幕显示界面如图2-3-3所示。界面包括主菜单、常用工具条、控制器栏、指令栏等，具体的使用操作方法参见下面的实验与测试。2.4.2 Logix5555处理器指令系统位指令1.检查是否闭合指令(XIC)XIC属输入指令,若相应为地址中是1(ON),则表示该指令的逻辑为真(true). 它类似于常开开关,如果为地址使用了输入了映象表的位,则其状态必须与相应地址实际输入设备的状态相一致.XIC的指令形式如右图. 在该指令中,若发现数据表中Local:1:I.Date.0是ON状态(数据为1),则指令为真. Local:1:I.Date.0与本地机架1号槽的数据第0位对应,若输入电路为真,则指令为真.2.检查是否断开指令(XIO)XIO属输入指令,若相应位地址的数据是1(ON),则表示该指令的逻辑为假(false),否则该指令的逻辑为真(true ),它类似于一常开开关.XIO的形式如右图.在该指令中,若发现数据表中Local:1:I.Date.0是OFF(数据为0)则指令为真. Local:1:I.Date.0与本地机架1号槽的数据第0位对应,若输入电路为假则指令为真.3.输出激励指令(OTE)OTE属输出指令,用于控制存贮器中的位.若该位对应输出模块上的一个端子,则当该指令使能时,连接到该端子上的设备被接通,反之,设备不动作.若OTE指令前面的阶梯条件为真,则处理器使能OTE指令;若OTE指令前面的阶梯条件为加,则不使能OTE,相应的设备不接通.一条OTE指令如同一个继电器的线圈.OTE指令由它前面的输入指令控制,而继电器的线圈由硬触点控制.OTE的形式如右图.在该指令中,若阶梯条件为真,则该指令使处理器把输出映象表中的Local:2:O.Date.0置为ON状态(数值为1);若阶梯条件为假,则置为OFF状态(数值为0).地址Local:2:O.Date.0与本地机架2槽的数据第0位对应.4.输出锁存指令(OTL)OTL属输出指令,并且是保持型指令,也就是说,当阶梯条件是真时,OTL指令使处理器置位某一地址位,然后该位保持置位.此后即使阶梯条件变假,该位依然保持置位;若要复位,则需要在另一阶梯中使用解锁指令OUT对同一地址的位解锁.OTL的形式如右图.在该指令中,若阶梯条件为真,则使处理器把输出映象表中的Local:2:O.Date.0置位,直至用OUT对其解锁.5.输出解锁存指令(OUT)OUT常用以复位由OTL指令 锁存的位,OTL,OUT应使用相同的地址.当阶梯条件为真时,对相应的位复位.以后即使阶梯条件变假,该位依然保持复位(置0),除非采用另一指令对该位重新置位.OTU的形式如右图.其含义与OTL对应.6.一次响应指令(ONS)ONS属输入指令,如果指令被使能时存储位清零,则ONS指令使能梯级的其余部分,如果被禁止或存储位置位,ONS指令禁止梯级的其余部分.在扫描时,如果limit_switch_1是清零状态或storage_1是置位状态,则不影响阶梯.如果当扫描limit_switch_1是置位状态且storage_1是清零状态.则ONS指令置位storage_1 1且ADD指令的和数值就保持不变,必须在limit_switch_1再次从清零变为置位,和的值才增加.7.上升沿触发指令(OSR)OSR是一条输出指令,OSR指令根据存储位的状态置位或清零输出位.如果指令被使能时存储位清零,则OSR指令置位输出位.如果使能时存储位置位或禁止,则OSR指令清零输出位.每次limit_switch_1从清零状态变为置位时,OSR指令置位output_bit_1并且ADD指令的和加5.只要limit_switch_1保持置位,和的值就不变.必须在limit_switch_1再次从清零变为置位,和的值才再增加.用户可以在多个梯级使用output_bit_1触发其他操作.8.下降沿触发指令(OSF)OSF指令是一条输出指令,OSF指令根据存储位的状态置位或清零输出位.当指令被禁止时存储位置位,OSF指令置位输出位.如果指令禁止或使能时存储位是清零状态,则OSF指令清零输出位.每次limit_switch_1从置位状态变为清零时,OSF指令置位output_bit_1并且ADD指令的和加5.只要limit_switch_1保持清零,和的值就不变.必须在limit_switch_1再次从置位变为清零,和的值才再增加.用户可以在多个梯级使用output_bit_1触发其他操作.计时器和计数器指令1.延时导通计时器指令(TON)利用TON指令在预置时间内计时完成去控制输出的接通或断开.当阶梯为真时,TON指令开始累加计时,直至下列条件之一发生为止: 累加值等于预置值.阶梯变假.复位计时器.相关的SFC步变无效.一旦阶梯条件变假,不论计时器是否到时,处理器都复位累加值.可见每一个TON必须使用一个计时器元素(如 ),并提供下列参数:(1) 预置值(Present):用以设置预定时间,以一个16位的整数值放置,范围032767.(2) 累加值(Accum):是一个动态值,告诉用户目前已经延时的数值,计时器复位时,其值为0.TON的操作及其相应的状态可用下表描述.阶梯条件EN(有效位)TT(计时位)DN(完成位)说明假真真用复位指令RES011001000010不计时正在计时,累积值=预置值,计时完成ACC=0,PRE不变,计时器复位TON指令举例当 limit_switch_1被置位时,light_2接通180毫秒(timer_1计时).当timer_1的累加值.ACC达到180时, light_3接通.而且保持导通直到TON指令被禁止.如果在timer_1正计时时limit_switch_1断开,则关断light_2.2.延时断开计时器指令(TOF)TOF指令在阶梯条件变假时开始累加计时直至下列条件之一产生:累加值等于预置值