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Allen-Bradley公司ControlLogix系统概述

2025年02月05日 11:55:08 来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台阅读量：105

ControlLogix系统是罗克韦尔自动化旗下A-B公司的核心产品，是继PLC-3和PLC-5大型处理器后推出的第3代控制器，是基于新的硬件配置、数据结构和通信方式的新一代软硬件控制平台。按照罗克韦尔自动化在20世纪90年代中提出的“全功能控制平台”设计理念，以使用单一控制平台实现全厂范围内的所有控制任务。ControlLogix系统控制器的性能已远远超过了传统的，而且配置更灵活、工程应用开发更便捷，被称为可编程自动控制系统(PACS)，只是习惯上仍把它称为PLC。

ControlLogix系统特点
Controllogix系统作为新一代控制器产品，采用模块式结构和框架式安装方式，所有模块都设置在框架背板的插槽中，支持带电插拔功能。除了传统的数字量I/O和模拟量I/O外，还支持过程控制、运动控制等。

ControlLogix系统主要特点
①与传统PLC结合紧密。ControlLogix系统与传统PLC连接紧密、方便，从指令集到各种通信接口，可以与PLC和SLC处理器之间实现无缝连接和集成。

②模块化设计。ControlLogix系统采用模块化设计，丰富的I/O和通信模块提供灵活的系统配置，易于扩展。而且所有模块采取小型化、精致化设计，易于安装并节省安装空间。

③带电插拔。ControlLogix系统主要模块都采取特殊电路设计，除框架电源模块不建议带电插拔外，几乎所有模块都允许带电插拔而不会损坏模块。对于系统维护提供了极大的方便，既不会影响系统其他部分的正常运行，也缩短了系统的整体维护时间。

④高速数据交换。ControlLogix系统框架背板有专门的CPU处理背板通信，使得各网络和模块链路通过背板实现高速通信。同时采用生产/消费技术，实现高性能的数据传送。

⑤多控制器并存。从ControlLogix系统系列产品Logix5550开始，支持一个框架内有多个控制器，该设计可以使每个控制器都能快速从背板获取数据，实现高速控制和数据共享。

⑥分布式I/O和处理。ControlLogix系统具有开放的网络架构，支持EtherNet/IP，ControlNet和DeviceNet等网络，结合其他专有总线和多个系列的I/O模块，构成分布式和远程I/O控制系统，实现全厂范围的分布式控制。

⑦支持多任务。ControlLogix系统提供具有优先级的多任务环境，支持连续型、周期型和事件型任务，可以通过组态定义各种任务的执行，极大提高控制器的运行效率和稳定性。

⑧高可靠性。ControlLogix系统采用特殊的硬件设计和制造技术，具有较好的耐振动、耐高温和抗电气干扰能力，可靠性高，可以安装在较为恶劣的工业现场。

ControlLogix系统功能
ControlLogix系统功能已覆盖了逻辑顺序控制、过程控制、驱动控制、运动控制等工业控制系统的各种应用。随着控制功能的不断发展和完善，ControlLogix系统集通用和专用控制于一体，其综合性、集成性和易于开发、维护等性能也不断提高。ControlLogix系统的控制功能包括：

①顺序控制。顺序控制主要用于实现时序逻辑控制。ControlLogix系统控制器在PLC-5增强型指令系统的基础上进一步完善和扩展，满足时序逻辑控制的要求。同时还具有较强的数据处理能力，包括复杂的算术运算功能、文件处理功能等。

②过程控制。ControlLogix系统控制器指令系统中引入了过程控制常用的功能模块(FB)，用结构化的数据形式对应仪表结构数据，通过对功能模块的组态，就可以实现过程控制功能。特别适用于既有大量逻辑时序又有连续控制的应用场合。

③驱动控制。驱动控制主要指安装在变频器上的DrveLogix控制器所实现的控制。控制单元将系统的逻辑控制关系及控制参数，直接快速可靠地输出到变频器。集成在系统中的通信结构，使变频器与整个系统融合在一起，实现各种常规的驱动控制。对要求精度要求特别高、速度快的驱动控制系统，还可以采用专门的调速系统来实现控制。

④运动控制。运动控制实现控制运动轴的各物理量，也称为伺服控制。 ControlLogix系统控制器有专门的运动控制指令，在梯形图或结构化文本程序中直接编制运行，结合各种伺服模块或运动控制模块，通过执行指令来简单快速地实现各种常规的运动控制。对精度要求特别高、速度快或有特殊要求的复杂运动控制，还可以选择专用的数控系统来实现。

ControlLogix系统主要类型
ControlLogix系统有多种控制器的类型，包括1756-ContolLogix控制器、1769-CompactLogix控制器、1794-FlexLogix控制器、1789-SofLogix控制器和DriveLogix控制器五大类，统称为Logix5000控制器。

①ControlLogix 系统控制器
Controllogix系统控制器适用于控制点数达到千点以上的大规模控制应用，采用1756框架式安装，模块化结构，各种模块混合使用，控制器可以安装在框架内的任何一个槽内，且多个控制器可以安装在同一个框架中。控制器有多个系列和型号，支持多任务，具有很强的控制和网络通信功能，有多个系列和多种型号，全面替代PLC-5系列处理器产品且安装空间小20%~50%，支持NetLinx网络架构，容易与传统PLC产品集成。

②CompactLogix控制器
Compactlogix控制器适用于控制点数有几百点的中、小规模应用，以1769系列的I/O模块作为扩展，无框架连接，直接安装在导轨或面板上，可以纵向和横向扩展。不同的CompactLogix系统控制器类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的替代和升级产品，系统性价比高。

③FlexLogix控制器
FlexLogix控制器是从1794 系列的适配器发展而来的，应用于分布式控制系统，支持串行接口、ControlNet和EtherNet/IP接口。简单的FlexLogix系统包含一个控制器和最多8个I/O模块。采用标准组件，模块可以混合使用，且无须框架和背板，可安装在导轨和面板上，占用空间很小。

④SoftLogix控制器
SoftLogix控制器是基于PC平台的控制器，把控制和信息组合在一个单元中，适用于以数据为中心的应用。将操作站和控制器融合在同一台计算机中，支持NetLinx网络架构，兼容所有组态编程软件等。

⑤DriveLogix 控制器
DriveLogix控制器是专用于变频驱动器的控制器，将相关的逻辑控制直接放在变频驱动器上，可以减少控制层和变频驱动器之间的通信。具有高速的NetLinx网络通信接口模块，能控制本地的Flex I/O，适用于传动系统结构。

ControlLogix系统网络架构
ContolLogix系统支持3层网络，上层信息网(EtherNet/IP)用于全厂的监控和数据管理；中层控制网(ControlNet)用于实现控制器的实时报文传送；底层设备网(DeviceNet)用于连接现场设备。3层网络构成NetLinx架构，根据特定的应用场合，通过选择不同的通信模块来组成不同的网络。通过ControlLogix系统的背板总线，数据不需要控制器及额外的编程组态就可以进行网络间的自由传送和信息交换。

①EtherNet/IP
EtherNet/IP是一种基于以太网技术和TCP/IP的工业以太网，由IEEE802.3的物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议簇协议和通用工业协议(CIP)3部分组成。在标准以太网技术的基础上提高了设备的互操作性，提供实时I/O通信，同时实现信息的对等传输，完成非实时信息的交换。
EtherNet/IP网络采用通用RJ45五类非屏蔽双绞线电缆(UTP)或光纤连接网络交换机实现各设备间的互连，通信速率支持10/100Mbps和标准交换机。

②ControlNet
ControlNet是一种实时控制层网络，具有高度的确定性和可复用性，可在单一的物理介质链路上同时高速传输型I/O数据、互锁数据、消息传送数据，以及包括编程和组态的报文数据，实现程序和配置数据的上传和下载。ControlNet网络的高效数据传输能力显著提升了所有系统或应用的I/O性能和对等通信能力，通信速率达5Mbps。支持消息传送、生产/消费标签、人机接口(HMI)和分布式I/O。

③DeviceNet网络
DeviceNet网络是一种开放式的设备网络，用于分布式控制的底层现场设备的网络，连接智能传感器、驱动通信、按钮开关和I/O适配器等，易于与第3方设备实现数据交换。

DeviceNet网络有主干线和分支线组成，主干线是整个网络的骨干，支撑电源和所有支线。一个网络只能有一条主干线，不同结构的支线与主干线相连。主干线长度由电缆类型和网络速度决定，对于粗缆，当通信速率是125kbps时，主干线的最长距离是500m。主干线两端必须连接终端电阻，不同的连接器有不同的终端电阻。分支可以是一个节点，也可以是树形、菊花链形等，分支的长度应小于 6m, 整个网络的分支长度也有限制。

此外，ControlLogix系统兼容传统PLC的网络，包括DH+，RIO和DH485等，支持通用的工业控制网络和总线，如基金会现场总线(FF)和高速可寻址远程传感器协议(HART)等，同时还支持与第3方通信的模块，如Prosoft公司的 MVI56E 等。通过网络系统，可以把各种类型的PLC，I/O模块，操作界面等灵活集成，满足各种工程应用的需要。

ControlLogix系统的典型网络连接如图所示。ControlLogix控制器通过通信接口模块扩展出3层网络，层是DeviceNet网络，连接传感器、按钮和指示灯等设备，第2层是ControlNet网络，连接控制器、具有ControlNet接口的各种处理器、监控终端和I/O，第3层是EtherNet/IP网络，连接以太网接口设备如控制器、工程师站、操作站、变频器和I/O等。

ControlLogix系统网络连接示意

ControlLogix系统冗余配置
ControlLogix系统控制器冗余属于硬件热备冗余。控制系统的冗余可根据具体应用需求进行灵活配置，包括网络冗余、电源冗余、控制器冗余、I/O冗余以及组合冗余方式。

①网络冗余
当考虑网络部分是系统薄弱环节时，可采用网络冗余，也称为介质冗余。ControlLogix系统使用1756-CN2R模块组成冗余ControlNet网络实现网络冗余，如图所示。图中，ControlNet网络有3对节点，一对是工作站节点，带有冗余ControlNet网卡；第2对是ControlLogix控制站节点，带有冗余介质的ControlNet模块连接网络，控制1756 系列I/O；第3对是PLC-5/C处理器节点，处理器有冗余ControlNet端口连接网络，控制1771系列I/O。

ControlNet网络冗余示意

②电源冗余
当考虑电源是系统薄弱环节时，可以采用1756-PAR2或1756-PBR2冗余电源套件给每个框架供电，电源冗余如图所示。同时，还可以考虑使用不同的外供电回路分别给冗余电源模块供电，进一步提高电源的可靠性。冗余电源模块有故障报警触点，可作为DI点引入到系统的输入模块作状态监测和预警。

电源冗余示意图

③控制器冗余
当考虑控制器故障可能引起重大问题的应用场合如系统经过评估，要求按 SIL2配置控制系统时，可采用2套一样的ControlLogix系统控制器组成冗余控制器系统。控制器冗余是ControlLogix系统冗余的核心。

控制器冗余配置要求包括：
a、主、从2个框架尺寸一致，即先上电的框架为主框架。
b、每个框架中至少有1块控制器模块1756-L7X，1块冗余模块1756-RM2和至少1块ControlNet模块1756-CN2R或1块EtherNet/IP以太网模块1756-EN2T。
c、模块安装顺序、ControlNet模块的节点地址、以太网模块的IP地址都要一致。
d、冗余模块通过1756-RMCx同步电缆连接，冗余框架中不能有I/O模块。
e、模块系列、固件版本和控制器运行的程序一致。冗余控制器中不能有事件型任务和被禁止的任务。

增强型冗余系统中，1756-L7X控制器对应的冗余模块固件版本是19.053。冗余框架中的ControlNet和EtherNet/IP通信模块必须是增强型，即目录号中都包含一个“2”字。例如，1756-EN2T模块。冗余模块1756-RM2/A只占一个槽位，不能与1756-RM/A和1756-RM/B配对，更不支持早期的占2个槽位的SRM冗余模块。冗余控制器系统如图所示。实现控制器冗余和ControlNet网络冗余，其中的一个远程框架带冗余电源。

冗余控制器系统示意

④I/O模块冗余
当考虑I/O模块故障可能引起重大问题的应用场合，可以采用I/0冗余设计，如图所示。图中冗余控制器框架中配置了具有环形拓扑通信能力的以太网模块1756-EN2TR，与1715-冗余I/O的以太网适配器1715-AENTR构成设备级环形网络(DLR)，PanelView图形终端通过以太网分接器(ETAP)接入环网。环网中还有一个1756远程I/O站。借助DLR技术，控制器和的可靠性和可维护性得到进一步提高。

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