1.4　ControlLogix系统概述

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、PLC-5大型处理器后推出的第三代控制器，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，使用单一控制平台实现全厂范围内的所有控制任务。ControlLogix控制器的性能已远远超过了传统的PLC，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。

1.4.1　主要特点

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，所有模块都插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、模拟量I/O外，还支持过程控制、运动控制等。它的主要特点如下。

（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系统的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。这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第一系列产品Logix5550开始，就支持一个框架内有多个控制器。这种多控制器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，极大地提高了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。

1.4.2　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系统的控制功能如下。

（1）顺序控制

顺序控制主要用于实现时序逻辑控制。ControlLogix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，完全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

驱动控制主要指的是装在变频器上的DriveLogix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

运动控制实现对运动轴的各物理量进行控制，也称为伺服控制。ControlLogix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。

1.4.3　主要类型

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

（1）ControlLogix控制器

ControlLogix控制器适用于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。

（2）CompactLogix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。

（3）FlexLogix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，只占用很小空间。

（4）SoftLogix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。

（5）DriveLogix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，能对本地的Flex I/O进行控制，适用于传动系统结构。

1.4.4　网络架构

ControlLogix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。

（1）EtherNet/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）[注]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。

（2）ControlNet

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限时型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。

（3）DeviceNet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，易于与第三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。主干线最大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，同时还支持与第三方通信的模块，如Prosoft公司的MVI56E等。通过这些网络系统，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。

一个ControlLogix系统的典型网络连接如图1-2所示。ControlLogix控制器通过通信接口模块扩展出3层网络：底层是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层，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。