系统培训手册.doc

ControlLogix
基 础 培 训 手 册

罗克韦尔自动化
自动控制及信息产品集团

中国.北京
2023年10月ControlLogix基础培训手册

目 录

1 常用工具
1.1 通讯管理工具RSLinx
1.2 模块升级工具ControlFLASH
2 ControlLogix编程指南
2.1 ControlLogix平台简介
2.2 Logix5000编程软件快速入门
2.2.1 安装控制器
2.2.2 创建及下载工程
2.2.2.1 创建工程
2.2.2.2 添加模块
2.2.2.3 改变模块属性
2.2.2.4 查看I/O
2.2.2.5 创建标签(Tag)
2.2.2.6 运用别名标签(Alias Tag)记录I/O
2.2.2.7 输入梯形图程序
2.2.2.8 下载工程
2.2.3 查看程序扫描时间
2.2.4 查看控制器内存使用情况
2.3 梯形图常用指令
2.4 功能块图编程与过程控制
3 ControlNet组态软件（RSNetworx for CN）
3.1 ControlNet基本知识
3.2 RSNetworx for CN操作环节
4 DeviceNet组态软件（RSNetworx for DN）
4.1 DeviceNet基本知识
4.2 RSNetworx for DN操作环节
5 流程监控软件RSView

1 常用工具
1.1 通讯管理工具RSLinx
RSLinx是罗克韦尔自动化公司为用户提供的通讯管理软件，它运营在Windows操作系统的计算机上。
用户只需选择一种从该计算机到工业控制网络上任一模块的通讯方式，就可以通过该软件建立起与工业控制网络上所有设备的通讯。
RSLinx操作举例（计算机到Logix解决器为串口连接）：
1) 用户选择从计算机到网络的通讯方式：串口方式
2) 用户检查计算机上相关通讯卡件是否已经安装，连接电缆是否对的：使用1756-CP3连接计算机和解决器。
3) 点击RSLinx“communication(通讯)”下拉菜单中的“Configure Drivers(配置驱动方式)”选项。

4) 在“available drivers（可用驱动方式）”中选择“RS-232 DF1 devices”，再点击“add new”选项，并选择OK。

5) 在弹出的“Configure RS-232 DF1 devices”菜单中点击“auto-configure(自动配置)”，等待运营结果后选择OK。

6) 点击RSLinx“communication(通讯)”下拉菜单中的“RSWho”选项，就会弹出整个工业控制网络的树状浏览画面（见下图）。注：用户还可点击浏览画面中的“”，以进一步浏览其所延伸的网段。

7)
1.2 模块升级工具ControlFLASH：
罗克韦尔自动化公司新一代控制平台中的大部分模块都是“内置微解决器＋功能软件（firmware）”的智能模块，并且功能软件（firmware）均存储在可反复刷新的存储器中。用户只需使用最新版本的ControlFLASH软件，对模块进行刷新即可实现模块升级，从而保证客户采购的模块在很长的使用时间内都能与新技术以及增强功能相适应。
ControlFLASH可单独运营在Windows操作系统的计算机上，也可内嵌在Logix5000控制编程软件中。
用户通过RSLinx建立起计算机到待升级模块的通讯通道后，即可运营该软件。在软件中用户根据画面提醒依次选择设备目录号、新的功能软件版本号（firmware revision）即可。
ControlFLASH操作举例（Logix5555解决器从版本10升级至版本11）：
1) 准备工作：通过RSLinx建立起计算机到模块的串口通讯。将解决器置于“Program（编程）”模式。
2) 运营ControlFLASH软件，在主画面上选择“Next(下一步)”，在弹出窗口中选择相应解决器目录号。

3) 按产品目录号选择相应模块后，点击“next（下一步）”弹出“Superwho”控制网络浏览窗口。在该窗口中用户应按网络途径延伸并选择要刷新的模块。

4) 点击“next（下一步）”弹出“Firmware Revision（功能软件版本）”选择窗口。请选择相应版本号并点击“OK”。
5) 假如有关刷新文献不在缺省安装目录中，将弹出“文献目录浏览窗口”以便用户选择文献所在目录，点击“OK”。
6) 点击“next（下一步）”弹出“Summary”窗口。用户点击“Finish”就会开始模块刷新解决。
注意事项：进行ControlFLASH操作前应停止控制系统的运营；假如对解决器进行升级，还需保证其应用程序已作备份；
并且，在整个模块刷新过程中，不允许掉电或者通讯中断。
2 ControlLogix编程指南
2.1 ControlLogix平台简介
在过去，为了实现工厂自动化，工程师们往往不得不面对PLC、伺服控制器等多种自动化子系统，需要同时掌握多种专业化软硬件的开发和维护。随着近年来自动化水平的不断普及和提高，这种情况越来越成为制约工厂发展的“瓶颈”问题：自动化设备越来越多、自动化技术越来越复杂，而工厂技术人员的精力和时间却相对有限。因此，“使用单一控制平台实现全厂范围内的所有控制任务”成为广大用户的迫切规定。
借助电子、通信以及控制领域中不断发展的新技术，顺应这一规定，全球领先的罗克韦尔自动化公司提出了“全功能控制平台”的设计理念，并在此基础上发布了ControlLogix产品。
无论是高速离散控制、复杂过程控制、伺服控制，还是高速传动控制等各种应用，借助单一的ControlLogix平台，用户只需掌握一种编程软件，就能根据应用规定的不同，选择标准模块，选择标准工业网络/总线得到所需的控制系统，如顺控/安全连锁系统、伺服控制系统、分布式控制系统（DCS）、高速传动控制系统以及数据采集监控系统（SCADA）等。
ControlLogix平台不仅技术领先，并且在烟草、消费品制造、冶金、电力、石化、油气输送、造纸、水解决、地铁、矿山以及汽车等各个行业中都有许多成功的应用。
ControlLogix平台重要特点如下：
Ø 所有模块均可带电插拔；
Ø 用户通过软件刷新即可实现涉及解决器在内的各种模块的升级；
Ø 功能强大的Logix解决器
o 解决器具有高速程序及数据解决能力，1K指令仅需0.06毫秒；
o 单个解决器最多支持：128000开关量或4000模拟量。
o 用户无需更换解决器，通过替换更大容量的内存即可扩充系统解决能力；
o 自身提供电池后备，从机架取出解决器后仍可保持数据不丢失；
o IEC1131-3全面支持
o 实时多任务系统内核：多达32个任务，涉及1个连续任务以及31个周期任务；有15个优先级可选以保证重要任务优先。每个任务中可编制32个主程序，并分别拥有单独数据区。
System Task
Motion Task
Fault Task
User Task
Password
Configuration
Status
User Task
Password
Configuration
Status
User Task
Watchdog
Configuration
Status
Program
Program
Program
Program
I/O Data
array[x]
float
int
struct
struct array[x]
Global Data
struct array[x]
array[x,y,z]
Program
Program
Fault Routine
if A=12 then B
subroutine
--| |------( )--
subroutine
--| |------( )--
subroutine
--| |------( )--
subroutine
--| |------( )--
Local Data
Main Routine
Logix5000 Controller

o 完全标签变量编程方式，采用动态内存管理技术，无需用户进行内存分派管理。没有定期器/计数器等使用个数的强行限制，支持数据类型的自动转换。
o 支持多维数组、标准数据结构及用户自定义数据结构。
Ø 创新的、最大可用性设计的机架和背板：使用制造者/消费者（Producer/ Consumer）技术的无源多主数据总线；
o 在同一机架中可多解决器并存，实现分布式运算；
o 在同一机架中可配置任意多个通讯模块，实现网络延伸和不同网络间路由；
o 无需解决器干预，现场输入信号（作为Producer tag）可以同时直接送给同一网络上的多个智能设备、解决器及服务器（作为Consumer tags）等，避免了传统的“现场信息先由主站存储再顺序转发”的过程，大大提供了通讯效率；
o 通过ControlNet扩展现场I/O。在所有本地站和现场站中，对于每个输入输出模块都可以根据其实际应用的响应快慢的规定分别设立相应的通讯时间：逢变则报（COS）和按给定周期发送（RPI），保证了工业控制的实时性和拟定性。
Ø 支持ControlNet、DeviceNet以及 FF H1等国际标准工业现场总线，兼容Hart过程仪表总线协议，同时提供与各类第三方控制系统的广泛接口。
Ø 支持开放的100Mbps EtherNet/IP网络，控制系统和上位机可以组成完全意义的多服务器/多客户机模式的实时监控系统。
Ø 在EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet各层网络中采用统一的CIP协议，该协议实现了对实时控制数据和非实时监视/组态数据的区别对待，保证了工业控制的实时性和拟定性；同时，也保证了系统中各层设备对象定义的统一、网络服务的统一，实现了不同网络间数据的完全透明，也保证了用户只需一次培训就可建立起对于EtherNet/IP、ControlNet或DeviceNet不同网络上设备通讯功能的完整结识。
Ø 所有模块，涉及I/O模块均为智能化模块：
o 输入输出模块提供断线等各类诊断功能，并可提供时间标记；所有以上数据都被该模块自动生成标签变量，可被程序直接引用；
o 模拟量输入输出模块在模块自身即可实现工程单位转换、高/低以及高高/低低报警运算，并被该模块自动生成标签变量，可被程序直接引用；
o 提供带电子熔断保护功能的开关量输出模块，回路在短路故障排除后通过软件复位即可恢复，无需设立/更换保险丝。

2.2 Logix5000编程软件快速入门

2.3 梯形图常用指令

字符串解决指令
字符串比较（见前述比较指令部分：等于EQU、不等于NEQ、大于GRT、大于等于GEQ、小于LES、小于等于LEQ、表达式比较CMP）
STOD - String to DINT conversion (ACI)
DTOS - DINT to String conversion (AIC)
STOR - String to Real conversion
RTOS - Real to String conversion
CONCAT - String concatenate (ACN)
MID - String middle extract (AEX)
FIND - String search (ASC)
DELETE - String delete
INSERT - String Insert
LEFT、RIGHT、MID、LOWER、UPPER、REPEAT
ASCII串口操作指令
ACL – ASCII Clear Receive and/or Send Buffer
ACB – ASCII Number of characters in buffer
ABL – ASCII Test for Buffer Line
AHL – ASCII Handshake Line
ARD – ASCII Read
ARL – ASCII Read Line
AWA – ASCII Write with append
AWT – ASCII Write
此外尚有超过30条专用伺服控制指令

2.4 功能块图编程与过程控制

其中36条常用逻辑指令：
简朴算术指令
• Add
• Subtract
• Multiply
• Divide
• Square
• Negation
• Absolute Value
高级算术指令
• Modulo Divide
• Truncate
• X to Power of Y
• Logarithm
• Natural Log
三角函数指令
• Sine
• Arcsine
• Cosine
• Arccosine
• Tangent
• Arctangent

位指令
• One Shot Rising
• One Shot Falling
定期/计数指令
• Timer On /w Reset
• Timer Off w/Reset
• Retentive Timer On w/Reset
• Count Up/Down w/Reset

转换指令
• Radians
• Degrees
• BCD To Decimal
• Decimal to BCD

比较指令
• Equal
• Greater Than or Equal
• Greater Than
• Less Than or Equal
• Less Than
• Not Equal
• Masked Equal
• Limit

尚有42条用于过程控制和传动的指令：
过滤器指令
• High-Pass Filter
• Low-Pass Filter
• Notch Filter
• Second-Order Lead-Lag
• Derivative
记录指令
• Moving Average
• Moving Standard Deviation
• Minimum Capture
• Maximum Capture

逻辑指令
• Boolean And
• Boolean Or
• Boolean Exclusive Or
• Boolean NOT
• D Flip Flop
• JK Flip Flop
• Set Dominant
• Reset Dominant
过程指令
• Alarm
• Enhanced PID
• Ramp/Soak
• Scale
• Position Proportional
• Split Range Time Proportional
• Lead-Lag
• Function Generator
• Totalizer
• Deadtime
• Discrete 2-State Device
• Discrete 3-State Device

传动指令
• Pulse Multiplier
• S-Curve
• PI
• Integrator
• Second-Order Controller
• Up/Down Accumulator
选择/限制指令
• Select
• Enhanced Select
• Selected Summer
• Selectable Negate
• Multiplexer
• H/L Limit
• Rate Limiter

3 ControlNet组态软件（RSNetworx for CN）
3.1 ControlNet基本知识

作为IEC61158国际标准的高速工业现场总线，ControlNet是一种面向实时控制进行优化设计的网络，特别适合于有严格实时控制规定的场合。开放、高速、拟定和可反复性是它的重要特点。
5Mbps的数据传输率不会随网络距离延伸而衰减，通过同轴电缆可达6KM（通过光纤延伸可达30KM）。并且，ControlNet提供冗余网络和本安型网络供用户根据需要进行选择。
ControlNet使用的Producer/Consumer通讯模式大大提供了网络效率，点对拟定性多点的（Multicast）数据传输功能使得网络上的多点数据同步以及控制器之间的实时联锁变得简朴。在ControlNet上，实时I/O数据和非实时性信息按不同的优先级区别对待，用户可以根据不同控制任务需要预先设定不同的I/O信息的通讯响应时间，甚至“逢变则报”（COS）的输入响应方式，从而实现最佳的实时I/O控制；同时，用户还可以方便地进行网络化组态和程序维护，实现多个网络设备（涉及控制器及上位机等）之间的大量数据传递。
· 最佳的开放性
作为国际标准IEC61158的ControlNet工业现场总线由ROCKWELL AUTOMATION公司最早开发并公开，是工业自动化领域的标准网络。该总线现由独立的 Control International组织协会负责管理，成员涉及许多知名的工业自动化产品制造公司。个人计算机、控制器、操作员接口设备、传动装置、I/O模块以及其他各种智能设备都能方便地集成到ControlNet上。
· 快速响应及拟定性
5Mbps的ControlNet数据传输率不会因网络距离的延伸而下降，通过同轴电缆可达6KM（通过光纤延伸可达30KM）。
在ControlNet上，实时I/O数据和非实时性信息按不同的优先级区别对待，用户可以根据不同控制任务需要预先规划不同I/O的通讯响应时间，甚至“逢变则报”（COS）的输入响应方式，实现最佳的实时I/O控制；同时，用户还可以方便地进行网络化组态和程序维护，实现多个网络设备（涉及控制器及上位机等）之间的大量数据传递。
考虑到工业控制实时性规定的特点，借助生产者/消费者(Producer/Consumer)技术。每一智能化输入模板/设备作为现场信息的生产者Producer，在现场信号变化时，积极向相关解决器传送刷新；每一智能化输出模板/设备可按用户指定的任何刷新时间内得到解决器当前输出指定。这彻底避免了传统的以解决器/主站周期扫描或者广播告知各I/O模块/从站的方式带来的弊病。
· 完全符合工业现场规定
支持星型、树型、总线型和环形等多种拓扑方式。
支持同轴电缆和光纤，通过中继器，传输距离可达30公里。
提供符合各类工业现场需要的同轴电缆及光纤，如铠装、地埋以及高柔性屏蔽电缆等。
提供网络冗余，网络上每个站点可配置两个网络通道，冗余网络之间无需任何编程，可以根据网络信号质量自动选择通讯正常、良好的链路。
提供本安型网络延伸，可直接将符合本安规定的远程I/O延伸到也许的防爆区域。
· 先进的网络模式
生产者/消费者(Producer/Consumer)技术
· 快速响应及拟定性
· 高效率、先进的网络模式
ControlNet使用的生产者/消费者(Producer/Consumer)技术，与传统的源/目的传送模式有本质不同。后者每发送一个信息就需要一个拟定的源/目的地址数据包。而采用生产者/消费者模式，网络不需要单独的源/目的地址，代之以数据标记，不同的消费者（信息接受者）可以根据数据标记同时接受来自生产者（信息产生者）的信息，假如某些信息是它所不需要的，它可以忽略而只解决那些它所需要的信息。并且，在同一个ControlNet上，既能实现最苛刻的I/O控制以及控制器间的实时联锁，也能实现大数据包的信息互换，涉及程序上载/下载和网络化参数组态等等。
Scheduled, unscheduled
Connection
Nodes, distance& Repeaters
NUT,
RPI,
API

3.2 RSNetworx for CN操作环节

4 DeviceNet组态软件（RSNetworx for DN）
4.1 DeviceNet基本知识

Multiple data exchange methods, including Polled, Cyclic, and Change of State (COS)

If “Polled and COS” or “Polled and Cyclic” is used, the adapter receives the I/O from the polled messages. It transmits its Logic Status and Feedback in COS or Cyclic messages. Other data is transmitted in Polled messages.

Polled: Polled Rate. Change of State: Heartbeat Rate. Cyclic: Send Rate.

I/O Messaging:

Explicit Messaging.
Important: There must be a request message and a response message for all Explicit Messages, whether you are reading or writing data
Devicenet Object Model:
Class (Object type)
Instance of Class (Object ID)
Service (Service Code, available services depend on the class and instance that you are using)
Attribute of Class or Instance (Object Attribute).

Explicit and UCMM (Unconnected Message Manager) Messages

4.2 RSNetworx for DN操作环节
Scanlist
Mapping
Slave device Parameter

Cyclic and Polled data exchanges are configured in the scanner, COS data exchange must be configured in both the adapter and the scanner.

Using I/O Messaging: Some types of I/O messaging allow a parameter value to be changed without using an Explicit Message. When you use them to change a value, the values are not written to the Non-Volatile Storage (NVS). They should be used for frequently changed parameters in program.

Using Explicit Messages.
! Typically, Explicit Messages may write parameter data to Non-Volatile Storage (NVS). Do not create a program that uses Explicit Messages to write parameter data to NVS. (When frequently written, the NVS will quickly exceed its life cycle and cause the drive to malfunction.)

For MSG: Path
The path includes the following:
Name of the DeviceNet scanner.
Communication port on the front of the 1756-DNB scanner. Always 2.
Node address of the DeviceNet adapter. This is set with switches or parameters in the DeviceNet adapter.
4.3 DeviceNet设备编程：1756DNB& PF70/700/7000 变频器
! ATTENTION: Risk of injury or equipment damage exists. Only
personnel familiar with drive and power products and the associated
machinery should plan or implement the installation, start-up,
configuration, and subsequent maintenance of the product using a
DeviceNet adapter. Failure to comply may result in injury and/or
equipment damage.
! ATTENTION: Risk of injury or death exists. The PowerFlex drive
may contain high voltages that can cause injury or death. Remove all
power from the PowerFlex drive, and then verify power has been
removed before installing or removing a DeviceNet adapter.
! ATTENTION: Risk of injury or equipment damage exists. DPI or
SCANport host products must not be directly connected together via
1202 cables. Unpredictable behavior due to timing and other internal
procedures can result if two or more devices are connected in this
manner.
! ATTENTION: Risk of injury or equipment damage exists. If the
DeviceNet adapter is transmitting control I/O to the drive, the drive may
fault when you reset the adapter. Determine how your drive will
respond before resetting an adapter.
! ATTENTION: Risk of injury or equipment damage exists.
Parameters 10 - [Comm Flt Action], 11 - [Idle Flt Action], and 34 -
[Peer Flt Action] let you determine the action of the adapter and
connected PowerFlex drive if communications are disrupted. By
default, these parameters fault the PowerFlex drive. You can set these
parameters so that the PowerFlex drive continues to run. Precautions
should be taken to ensure that the settings of these parameters do not
create a hazard of injury or equipment damage.
! ATTENTION: Hazard of injury or equipment damage exists. When a
system is configured for the first time, there may be unintended or
incorrect machine motion. Disconnect the motor from the machine or
process during initial system testing.
! ATTENTION: Hazard of injury or equipment damage exists. The
examples in this publication are intended solely for purposes of
example. There are many variables and requirements with any
application. Rockwell Automation does not assume responsibility or
liability (to include intellectual property liability) for actual use of the
examples shown in this publication.

User-defined fault actions
Faulted node recovery

Parameters in the drive and adapter can be edited with RSNetWorx. The adapter parameters are appended to the list of drive parameters. The drive has 387 parameters, so parameter 388 is the first adapter parameter.
the adapter Data Rate switch is set to “PGM,”
在1756DNB模块的输出类Tag中：将Commandregister.run置为1
Using I/O Messaging
using Explicit Messages.

Basics:
a. Changes to switch settings on some adapter parameters require that you reset the adapter before the new settings take effect.
Parameter 09 - [Reset Module] 0 Ready (Default) 1 Reset Module 2 Set Defaults

b. I/O include Logic Command (output)/ Status (input), Reference (output) /Feedback (input) and Datalink A-D inputs and outputs. Actual Command/Status data size is 16-bit; others data size can be 16-bit or 32-bit, which is set in the drive.
For Command/Status see attached.
Reference/ Feedback: 16-bit -32768 to 32767, 32-bit - to .
For example: Ref. Value/16-bit = Desired FrequencyX32767/ Pr. 55 [Maximum Freq]
Datalinks allow a parameter value to be changed without using an Explicit Message. Parameter settings in the drive determine the data passed through the Datalink mechanism. Datalinks do not write to NVS and should be used for frequently changed parameters, and the value is stored in volatile memory and lost when the drive loses power.
When 32-bit parameter using 16-bit Datalinks, typically both Datalinks (A1&A2或B1&B2或C1& C2或D1&D2) are set to the 32-bit parameter. Regardless of the Datalink combination, x1 will always contain the LSW and x2 will always contain the MSW.

c.

1. Parameter 13 - [DPI I/O Config] I/O configuration: x x x x x x x x x x x 0 0 0 0 0. (1Enabled/ 0Disabled)
Bit 1-5 determines the type of data as belows sent to the drive
0 Logic Command/Reference (Default)
1 Datalink A
2 Datalink B
3 Datalink C
4 Datalink D
Note: Logic Command (output)/ Status (input), Reference (output) /