1.4　ControlLogix系統概述

ControlLogix系統是羅克韋爾自動化旗下A-B公司的核心產品，是繼PLC-3、PLC-5大型處理器后推出的第三代控制器，是基于新的硬件配置、數據結構和通信方式的新一代軟硬件控制平臺。按照羅克韋爾自動化在20世紀90年代中提出的“全功能控制平臺”設計理念，使用單一控制平臺實現全廠范圍內的所有控制任務。ControlLogix控制器的性能已遠遠超過了傳統的PLC，而且配置更靈活，工程應用開發更便捷，被稱為可編程自動控制系統（PACS），只是習慣上仍把它稱為PLC。

1.4.1　主要特點

ControlLogix系統作為新一代控制器產品，采用模塊式結構和框架式安裝方式，所有模塊都插在框架背板的插槽中，支持帶電插拔功能。除了傳統的數字量I/O、模擬量I/O外，還支持過程控制、運動控制等。它的主要特點如下。

（1）與傳統PLC結合緊密

ControlLogix系統與傳統PLC連接緊密、方便，從指令集到各種通信接口，可以與PLC和SLC處理器之間實現無縫連接和集成。

（2）模塊化設計

ControlLogix系統采用模塊化設計，豐富的I/O和通信模塊提供靈活的系統配置，易于擴展。而且所有模塊采取小型化、精致化設計，易于安裝并節省安裝空間。

（3）帶電插拔

ControlLogix系統的主要模塊都采取特殊電路設計，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損壞模塊。這對于系統維護提供了極大的方便，既不會影響系統其他部分的正常運行，也縮短了系統的整體維護時間。

（4）高速數據交換

ControlLogix框架背板有專門的CPU處理背板通信，使得各網絡和模塊鏈路通過背板實現高速通信。同時采用生產／消費技術，實現高性能的數據傳送。

（5）多控制器并存

從ControlLogix第一系列產品Logix5550開始，就支持一個框架內有多個控制器。這種多控制器設計可以使每個控制器都能快速從背板獲取數據，實現高速控制和數據共享。

（6）分布式I/O和處理

ControlLogix系統具有開放的網絡架構，支持EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet等網絡，結合其他專有總線和多個系列的I/O模塊，構成分布式和遠程I/O控制系統，實現全廠范圍的分布式控制。

（7）支持多任務

ControlLogix系統提供具有優先級的多任務環境，支持連續型、周期型和事件型任務，可以通過組態定義各種任務的執行，極大地提高了控制器的運行效率和穩定性。

（8）高可靠性

ControlLogix系統采用特殊的硬件設計和制造技術，具有較好的耐振動、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現場。

1.4.2　系統功能

ControlLogix系統功能已覆蓋了邏輯順序控制、過程控制、驅動控制、運動控制等工業控制系統的各種應用。隨著控制功能的不斷發展和完善，ControlLogix系統集通用和專用控制于一體，其綜合性、集成性和易于開發、維護等性能也不斷提高。ControlLogix系統的控制功能如下。

（1）順序控制

順序控制主要用于實現時序邏輯控制。ControlLogix控制器在PLC-5增強型指令系統的基礎上進一步完善和擴展，完全滿足時序邏輯控制的要求。同時還具有較強的數據處理能力，包括復雜的算術運算功能、文件處理功能等。

（2）過程控制

ControlLogix控制器指令系統中引入了過程控制常用的功能模塊（FB），用結構化的數據形式對應儀表結構數據，通過對功能模塊的組態，就可以實現過程控制功能。特別適用于既有大量邏輯時序又有連續控制的應用場合。

（3）驅動控制

驅動控制主要指的是裝在變頻器上的DriveLogix控制器所實現的控制?？刂茊卧獙⑾到y的邏輯控制關系及控制參數，直接快速可靠地輸出到變頻器。集成在系統中的通信結構，使變頻器與整個系統融合在一起，實現各種常規的驅動控制。對精度要求特別高、速度快的驅動控制系統，還可以采用專門的調速系統來實現控制。

（4）運動控制

運動控制實現對運動軸的各物理量進行控制，也稱為伺服控制。ControlLogix控制器有專門的運動控制指令，在梯形圖或結構化文本程序中直接編制運行，結合各種伺服模塊或運動控制模塊，通過執行指令來簡單快速地實現各種常規的運動控制。對精度要求特別高、速度快或有特殊要求的復雜運動控制，還可以選擇專用的數控系統來實現。

1.4.3　主要類型

ControlLogix系統有多種控制器的類型，包括1756-ControlLogix控制器、1769-CompactLogix控制器、1794-FlexLogix控制器、1789-SoftLogix控制器和DriveLogix控制器五大類，統稱為Logix5000控制器。

（1）ControlLogix控制器

ControlLogix控制器適用于千點以上的大規?？刂茟?，采用1756框架式安裝，模塊化結構，各種模塊混合使用，控制器可以安裝在框架內的任何一個槽內，且多個控制器可以安裝在同一個框架中?？刂破饔卸鄠€系列和型號，支持多任務，具有很強的控制和網絡通信功能，有多個系列和多種型號，全面替代PLC-5系列處理器產品，且安裝空間小20%~50%，支持NetLinx網絡架構，容易與傳統PLC產品集成。

（2）CompactLogix控制器

CompactLogix控制器適用于控制點數有幾百點的中、小規模應用，以1769系列的I/O模塊作為擴展，無框架連接，直接安裝在導軌或面板上，可以縱向和橫向擴展。不同的CompactLogix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的替代和升級產品，系統性價比高。

（3）FlexLogix控制器

FlexLogix控制器是從1794系列的適配器發展而來的，應用于分布式控制系統，支持串行接口、ControlNet和EtherNet/IP接口。簡單的FlexLogix系統包含一個控制器和最多8個I/O模塊。采用標準組件，模塊可以混合使用，且無須框架和背板，可安裝在導軌和面板上，只占用很小空間。

（4）SoftLogix控制器

SoftLogix控制器是基于PC平臺的控制器，把控制和信息組合在一個單元中，適用于以數據為中心的應用。將操作站和控制器融合在同一臺計算機中，支持NetLinx網絡架構，兼容所有組態編程軟件等。

（5）DriveLogix控制器

DriveLogix控制器是專用于變頻驅動器的控制器，將相關的邏輯控制直接放在變頻驅動器上，可以減少控制層和變頻驅動器之間的通信。具有高速的NetLinx網絡通信接口模塊，能對本地的Flex I/O進行控制，適用于傳動系統結構。

1.4.4　網絡架構

ControlLogix系統支持3層網絡：上層信息網（EtherNet/IP）用于全廠的監控和數據管理；中層控制網（ControlNet）用于實現控制器的實時報文傳送；底層設備網（DeviceNet）用于連接現場設備。3層網絡構成NetLinx架構，根據特定的應用場合，通過選擇不同的通信模塊來組成不同的網絡。通過ControlLogix系統的背板總線，數據不需要控制器及額外的編程組態，就可以進行網絡間的自由傳送和信息交換。

（1）EtherNet/IP

EtherNet/IP是一種基于以太網技術和TCP/IP的工業以太網，由IEEE802.3的物理層和數據鏈路層標準、TCP/IP協議簇協議和通用工業協議（CIP）[注]3部分組成。在標準以太網技術的基礎上提高了設備的互操作性，提供實時I/O通信，同時實現信息的對等傳輸，完成非實時信息的交換。

EtherNet/IP網絡采用通用RJ45五類非屏蔽雙絞線電纜（UTP）或光纖連接網絡交換機實現各設備間的互連，通信速率支持10/100Mbps和標準交換機。

（2）ControlNet

ControlNet是一種實時控制層網絡，具有高度的確定性和可復用性，可在單一的物理介質鏈路上同時高速傳輸限時型I/O數據、互鎖數據、消息傳送數據，以及包括編程和組態的報文數據，實現程序和配置數據的上傳和下載。ControlNet網絡的高效數據傳輸能力，顯著提升了所有系統或應用的I/O性能和對等通信能力，通信速率達5Mbps，支持消息傳送、生產／消費標簽、人機接口（HMI）和分布式I/O。

（3）DeviceNet網絡

DeviceNet網絡是一種開放式的設備網絡，用于分布式控制的底層現場設備的網絡，連接智能傳感器、驅動通信、按鈕開關和I/O適配器等，易于與第三方設備實現數據交換。

DeviceNet網絡有主干線和分支線組成，主干線是整個網絡的骨干，支撐電源和所有支線。一個網絡只能有一條主干線，不同結構的支線與主干線相連。主干線最大長度由電纜類型和網絡速度決定，對于粗纜，當通信速率是125Kbps時，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。分支可以是一個節點，也可以是樹形、菊花鏈形等，分支的長度應小于6m，整個網絡的分支長度也有限制。

此外，ControlLogix系統兼容傳統PLC的網絡，包括DH+、RIO和DH485等，支持通用的工業控制網絡和總線，如基金會現場總線（FF）和高速可尋址遠程傳感器協議（HART）等，同時還支持與第三方通信的模塊，如Prosoft公司的MVI56E等。通過這些網絡系統，可以把各種類型的PLC、I/O模塊、操作界面等靈活集成，滿足各種工程應用的需要。

一個ControlLogix系統的典型網絡連接如圖1-2所示。ControlLogix控制器通過通信接口模塊擴展出3層網絡：底層是DeviceNet網絡，連接傳感器、按鈕和指示燈等設備；第2層是ControlNet網絡，連接控制器、具有ControlNet接口的各種處理器、監控終端和I/O；第3層是EtherNet/IP層，連接以太網接口設備，如控制器、工程師站、操作站、變頻器和I/O等。