ControlLogix-Chinese控制系统.ppt
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1、ControlLogix 控制系统,ACIG 欢迎你,段永康罗克韦尔自动化北京分公司自动化控制与信息产品区域经理,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,2,ControlLogix 创新的系统设计Logix5550 处理器ControlLogix 冗余系统1756-I/O,分布式I/ORSLogix 5000 组态/编程软件,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,3,控制方式的确定,08/14/00,Copyright 2000 Roc
2、kwell International Corporation,4,ControlLogix 系统的目标,将多种控制方式集成在单一的控制器上顺序控制(PLC系统)运动控制(伺服系统)传动控制(传动系统)过程控制(DCS系统),08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,5,ControlLogix 系统的目标(续),集成的控制系统将为用户带来的利益设计方法的统一:节省培训,设计联络,设计接口 技术的时间,费用备件的统一:节省备件的品种,数量,资金技术服务的统一:免除了各厂商间的协调,联络和 配合的问题采购的统一:统一的采
3、购,可以节省大量的人力,物力,可以容易得到较大的价格优惠,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,6,传统控制系统的基板设计,传统控制系统设计方法:采用单一的主/从地址总线由单一设备管理总线,控制通讯单点故障:当控制器或总线“仲裁器”故障时,整个系统“Down”掉集中式的设计方法,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,7,ControlLogix 系统的基板设计,ControlLogix 通过提供多主的Producer/Consumer(
4、生产者/客户)方式的,基于并行通讯网络技术的信息交换,打破了传统的控制模式:将ControlNet 的producer/consumer 技术直接应用到系统的基板(1 to 1,1 to n),08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,8,网络及通讯常用术语(一),网络(Network):通过一种介质将一组设备连接起来进行通讯,通讯(Communication):在两个或更多的设备间进行的数据传送,节点(Node):在一个通讯网络上的一个物理设备,诸如控制器,网桥或计算机,08/14/00,Copyright 2000
5、 Rockwell International Corporation,9,网络及通讯常用术语(二),带宽(Bandwidth):通过网络传送的数据量,波特率(Baud Rate):根据每秒传送的数字信息位数来描述的数据传输的速度,协议(Protocol):用于保障在网络上节点间数据传送的格式和时序的一组规则和协定,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,10,网络及通讯常用术语(三),网络模式(Network Model):数据在网络上传送的方式(Producer/Consumer和 Source/Destinat
6、ion),吞吐量(Throughput):从检测到事件变化(Input)到根据逻辑决策确定的动作(Output)所经过的时间.影响吞吐量的因素包括:波特率,协议和网络模式,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,11,网络及通讯常用术语(四),确定性(Determinism):可靠地预测数据将要被传送的时间的能力,可重复性(Repeatability):每一次数据传输的时间是恒定的,并且不会受到网络上设备增减的影响,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corp
7、oration,12,ControlNet 网络的设计,新一代网络通讯模式,Producer/Consumer(生产者/客户),08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,13,通讯系统的性能,影响通讯系统性能的因素吞吐量影响吞吐量的因素通讯速率-网线上的净速度(MB)网络开销(效率)-有效数据的比率通讯模式(协议)-带宽的利用率,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,14,常理 1 2 3,影响吞吐量因素的排序,通讯速率网络开销通讯模式,实
8、际 3 2 1,08/14/00,通讯模式,源/目的(点 对 点),每组数据都有唯一的源和目的域因为数据到达各节点的时间不同,在节点 间难以实现同步动作对不同的目的地,相同的数据要被传送多 次,浪费网络的带宽,08/14/00,通讯模式(续),Producer/Consumer(数据被标识),标识域作为数据的代码,所有的设备均可识别多个节点可以同时“消费”来自单一“生产者”的相同的数据节点间可以实现同步操作更有效地利用带宽,08/14/00,连接关系:网络上各设备之间信息交换的 通道信息类型:网络上所承载的信息类型从属结构:网络上各设备之间的隶属关系 数据交换方式:网络上各设备之间数据交 换的
9、方式,网络的属性,网络的属性,08/14/00,各节点每一次只与另外一个节点进行通讯在对一个设备进行组态或诊断时采用的方式当数据对每一个设备都是唯一时采用的方式,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,连接关系之一:一 对 一,08/14/00,一个节点可以和系统中多个节点同时进行通讯当数据对多个设备是通用的时候采用.(例:对变频器发出新的同步速度命令),CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,连接关系之二:一 对 多,08/14/00,一个节点可以和系统中所有的节点同时进行通讯当数据对所有的设备是
10、通用的时候采用.(例:复位命令)当报警或故障时采用,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,连接关系之三:一 对 全部(广播),08/14/00,一 对 一:处理器间的通讯指令(MSG)Multicast(一 对 多):一个设备与多个设备建立连接关系广播(一 对 全部):一个设备与所有设备建立连接关系同一网络上各种连接方式可混合使用,Producer/Consumer 协议支持的连接关系,08/14/00,用于上载/下载程序,修改设备组态,趋势信 息,诊断信息等.数据域包括:协议信息(RS-232,Ethernet TC/PIP,etc.)执行服
11、务的指令(读/写)与执行服务相关的内部地址(站号,数据文件起 始地址)特点:非常方便 效率比较低:每一个设备必须解释和产生响应,信息交换方式之一:显性信息,信息类型之一:显性信息,08/14/00,用于时间要求严格的控制(I/O)数据数据域仅包括“数据”在需要数据交换的设备中,对数据的含义进行预定义接收数据的设备仅响应和使用数据对带宽和节点的处理具有很高的效率比较低的灵活性,信息类型之二:隐性信息,08/14/00,显性信息PLC 间通讯,程序上载/下载,参数编辑,数据采集隐性信息I/O 控制同一网络上各种信息类型可混合使用对不同的信息按优先级排列,保证了显性信息不会影响隐性信息(即控制)的性
12、能.,Producer/Consumer 协议支持的信息类型,08/14/00,一个主站,多个从站特点:从站设备仅仅和主站进行数据交换适用的信息类型:常用于隐性信息(I/O数据)的交换适用的连接:多用于一对一,少数情况用于一对多和广播方式,从属结构之一:主从方式,08/14/00,在同一系统中的主站数量多于一个特点:-每个主站拥有各自的一组从站从站设备仅仅和其各自的主站进行数据交换适用的信息类型:常用于隐性信息(I/O数据)的交换适用的连接:多用于一对一,少数情况用于一对多和广播方式,从属结构之二:多主方式,08/14/00,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Dri
13、ve2,CTLR2,从属结构之二:多主方式,08/14/00,各设备被等同对待,设备间可以自由地交换数据适用的信息类型:常用于显性信息的交换适用的连接:支持一对一,一对多和广播方式,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,从属结构之三:对等方式,08/14/00,主/从结构:只与一个处理器建立连接关系 的I/O,变频器等多主结构:与多个处理器建立连接关系的 I/O,变频器等对等结构:处理器之间混合结构,Producer/Consumer 协议支持的从属结构,08/14/00,当设备接收到询问命令时,将其数据立即发出适用的从属结构:多用于主/从及多
14、主的情况适用的连接:用于一对一方式,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,I/O数据交换方式之一:轮询,08/14/00,设备按用户设定的速率周期性地发出数据产生高效率的因素:数据按与设备和实际应用相匹配的速率进行更新可以为需快速改变的设备节省带宽按精确的时间间隔采样数据,可以保证确定性适用的结构:主/从,多主,及对等通讯结构适用的连接:一对一,一对多,及广播方式,I/O数据交换方式之二:周期性,08/14/00,CTLR1,HMI,Drive1,TemperatureSensor,Drive3,Drive2,CTLR2,Cyclic Rate
15、100ms,Cyclic Rate200ms,Cyclic Rate50ms,Cyclic Rate25ms,I/O数据交换方式之二:周期性,08/14/00,只有当状态发生变化时设备才发出数据产生高效率的因素:网络上的数据交换量大大降低资源没有被浪费在设备去处理旧的数据适用的结构:主/从,多主,及对等通讯结构适用的连接:一对一,一对多,及广播方式,I/O数据交换方式之三:状态改变,08/14/00,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,I/O数据交换方式之三:状态改变,08/14/00,轮询方式:处理器按顺序地访问与之建立连 接关系的设备周期
16、性方式:I/O模板设备按指定的时间周 期性地与处理器进行数据交换状态改变(逢变则报):在状态发生变化时,I/O模板主动将数据上报给处理器混合方式,Producer/Consumer 协议支持的I/O数据交换方式,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,36,CTLR1,HMI,Drive1,Sensor,Drive3,Drive2,CTLR2,Producer/Consumer 提供了最大的方便,多主,周期上报,状态改变,一对多,点对点,对等方式,Polling(轮询),广播,主-从,08/14/00,Source/
17、Destination-“the classic model”-Profibus DP-Profibus PA-Interbus S-AS-i-Modbus-Modbus Plus-MelsecNet-Seriplex-Remote I/O-Data Highway PlusProducer/Consumer-“the new model”Foundation FieldbusControlNetDeviceNetControlbus(ControlLogix backplane),网络模式应用的举例,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International
18、 Corporation,38,ControlNet 网络的设计(续1),Producer Consumer 模型允许信息在各个自主设备间进行传递信息共享,减少了网络上的数据交换量,提高了网络的性能I/O 模板将产生的数据直接送达模板,而不需要轮询方式网络可用于连接远程的1756 I/O 冗余介质,Network Update Time,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,39,ControlNet 网络的设计(续2),同一介质上支持排定的和非排定的信息交换排定的网络带宽用于保证网络上的通讯时间确定性和可重复性的
19、数据传送非排定的网络带宽用于标准的信息指令和编程通讯,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,40,ControlLogix 系统的基板设计,ControlLogix 将 ControlNet 的 producer/consumer(生产者/客户)技术直接应用到系统的基板,使基板上的各个槽位具有同等的总线管理和控制功能,即多主的基板总线设计.,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,41,ControlLogix 系统的基板设计(续1),控
20、制器不再作为控制系统的核心无需控制器的介入,基板上任一个设备可以发出广播信息,可以和任何一个设备进行通讯提高了系统的带宽和性能为构造一个控制系统提供了极大的方便让控制器专注于控制,ControlLogix 的结构,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,43,ControlLogix 系统模型,模块化、可扩展的结构高性能的无源,多主总线基板符合Producer-Consumer 协议同一框架内可放置多个处理器,可独立运行或并行运行无槽位限制,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell Inter
21、national Corporation,44,ControlLogix 系统模型(续1),独立于控制器的通讯路由器,任何模块可带电插拔(RIUP)模板的软件组态可达 到点级 电子键控条 高性能带诊断和隔离的I/O,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,45,ControlLogix 系统模型(续2),基于控制器的符号编程,3.3.然后将设备标记名映射到系统 I/O上,4.3.无需改变代码!,1.基于系统设备需求创建标记,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International
22、Corporation,46,Logix5550 控制器特点,单一控制器的多种控制功能Logix5550s 高度集成的运动控制的能力,不再需要单独的运动控制器和软件 Logix5550 处理器,专用运动控制指令,专用伺服模板,标准I/O模板不断增强的过程控制和传动系统的功能 PID,FBD(功能块编程),等,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,47,Logix5550 控制器特点,完全可标称的解决方案,可使您在应用时“量体裁衣”单一型号处理器,根据应用规模扩展内存模块化网络接口,为应用提供正确的通讯组合足够的I/
23、O能力,满足大系统的应用 DI/O:128,000 AI/O:4,000,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,48,Logix5550 控制器特点(续1),分布式控制解决方案单一机架中可放置多个控制器,均衡负荷,提 高系统性能CPUs 和I/O可以连接在同一ControlNet网络,实现I/O数据共享处理器与处理器间的通讯不需要编写应用代码快速扫描时间:0.08ms/K 平均布尔指令,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,49,Log
24、ix5550 控制器系统组成,机架,电源,机架,电源,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,50,Logix5550 I/O 寻址方式,模拟量和数字量模板使用同样的机制进行寻址I/O 标签(地址)将根据系统中机架的位置和在机架中的物理槽号自动生成 当将I/O模板分配给控制器时,自动创建I/O数据区根据实际需要分配内存,节省空间I/O的能力不再由固定的内存区所限定,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,51,Logix5550 I/O 能
25、力,Logix5550 的I/O寻址能力取决于新的计算机制连接(Connection)250 个同步连接对模板 模拟量模板,特殊模板或带诊断的数字量模板对机架 普通数字量模板的机架,08/14/00,Copyright 2000 Rockwell International Corporation,52,Logix5550 I/O 能力(续1),Logix5550 的I/O寻址能力取决于新的 计算机制连接(Connection)数字量I/O能力250 x 16 槽 x 32 点=128,000点模拟量I/O能力250 x 16 通道=4000 路通道I/O 能力将取决于I/O模板密度和使用的网
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