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ControlLogix5000培訓資料:第二部份

2.3.3  ControlLogix處理器模塊
ControlLogix處理器模塊目前有ControlLogix5555、ControlLogix5560M03SE、ControlLogix5561、ControlLogix5562、ControlLogix5563等,其特性雷同,這里主要介紹Logix5555處理器。Logix5555處理器是安裝于1756 I/O框架的高速單槽處理器。它的典型指令處理速度為0.08ms/k指令,標準內存為160k字節,可通過向處理器模塊中插入內存子模塊來進行內存擴展。多任務操作系統可支持32個可組態的連續性或周期性任務,這些任務根據具體應用程序將按照優先來執行程序代碼。用戶可為每一個任務分配最多32個程序,每一個程序都可以有自己的本地數據或梯形圖邏輯。符號尋址(符合IEC1131-3標準)允許用戶在不依賴硬件的情況下,通過在應用程序中使用符號來標識數據,支持長文件、變量名(最多40個字符)。
1756-L55M16處理器為常用的ControlLogix系統的處理器,該處理器是一個7.5M內存,32位的微處理器,支持浮點運算、和全部的數字量和模擬量,具有在線維護能力,處理器固件(FirmWare)可以進行升級。以下是處理器技術指標:

一個Logix5555處理器支持128000個離散或4000個模擬的I/O點,在安裝有Logix5555處理器的一個背板上的1756I/O模塊最多可以收發512個數字量,256個模擬量的輸入或者96個模擬量的輸出。如果是遠程I/O,單獨一個處理器可以交互的遠程I/O最多達250個。控制器可以通過以太網、控制網、設備網和遠程I/O網絡來監控這些I/O接口。
ControlLogix處理器模塊的正面視圖如圖1-6所示。工作方式選擇鑰匙開關有三個位置:RUN,REM,PROG,開關不同位置所對應的工作方式見表1。面板上還有若干LED指示燈,指示燈有亮滅和顏色的變化,其含義見表2。
在ControlLogix處理器模塊內包含了一個RS—232端口,利用該端口可以進行對處理器模塊初始參數設置、處理器固件(FirmWare)升級、項目(程序)的上傳下載等一般性的通訊任務。
ControlLogix處理器的指令豐富,功能強大。除了具有所有傳統的位操作指令、定時器計數器指令、數據傳送指令、算術運算指令、比較指令、順控指令、程序控制指令以外,還有功能強大的輸入/輸出指令、數組(文件)操作指令、三角函數指令、高級算術指令(指數、對數)、算術轉換指令。更突出的是還有PID、伺服運動控制等專用指令。

表1  工作方式選擇

表2  面板狀態指示

2.3.4  ControlLogix I/O模塊
為了滿足模塊化控制背板的組合需求,1756I/O模塊提供了規格眾多的數字量、模擬量和特殊的I/O模塊。這種模塊化的設計給控制系統增加I/O接口時提供了方便。任何一個模塊都可以在ControlLogix背板上和控制器搭配使用。除了運動控制模塊以外,其他任何模塊都可以安裝在通過控制網絡和ControlLogix控制器相聯的ControlLogix背板上。
數字量I/O模塊包括輸入模塊、輸出模塊以及輸入輸出混合模塊。模塊里每一路(位)數字量有一個數字回路,對于輸入回路,通過端子接入一個類似于開關(具有ON/OFF狀態)或傳感器,采集現場各種開關接點的狀態信號,并將其轉換成標準的邏輯電平,送給處理器處理,可以用這個開關或傳感器去激發一些諸如電機啟動、指示燈亮滅和信號發送等功能。對于這些輸入回路,一般都使用了光電隔離和數字濾波等方式來剔除信號中的噪音。對于輸出回路,這些回路的輸出狀態直接由處理器上相應存儲器位上的狀態決定,這些信號可以通過輸出端子連接到負載上。隔離型的輸出信號可以應用在諸如接有強電的電機控制情況下。
模擬量I/O模塊可以完成A/D或者D/A轉換,這樣可以把模擬信號直接傳輸給控制器,并且轉換字長為16位。在需要有過程信號(連續量)控制的環節上,可以采用模擬量I/O模塊,并可以配合PID指令使用,這樣的配置可以給系統提供很好的偏差反饋,使之運行性能更加優良。
具有診斷功能的I/O模塊給系統帶來了普通I/O模塊所無法提供的能力。除了能在系統中各個控制器之間交流數據狀態以外,診斷模塊還能發現存在于信號掃描、線路連接和輸出校驗等上的問題。模塊的前面板提供了狀態指示器來顯示輸入、輸出以及錯誤的狀態。
特殊功能模塊為系統提供了即時處理信號的能力,這樣就可以隨著輸入的改變而即時更新輸出信號,不需要再去和控制器進行多余的通訊,減輕了處理器的負擔。
為了便于現場施工、調試以及以后的維護,I/O模塊采用可拆卸的接線端子塊(RTBs),接線時實際是接到了和模塊組合使用的位于模塊前端的可拆卸的接線端子塊(RTBs)上。由于可拆卸的接線端子塊(RTBs)是標準化的部件,所以更換模塊時無需斷開連線,只需把接線端子塊(RTBs)和模塊分離。

1.數字量輸入模塊

(a)                                      (b)
圖1-7 診斷型數字量直流輸入模塊1756-IB16D
(a)面板布置     (b)端子接線
數字量輸入模塊分為交流輸入模塊和直流輸入模塊兩大類,每一類中又有診斷型(末尾帶D)、電子熔斷型(末尾帶E)、單獨隔離型(末尾帶I)之分。一個數字量輸入模塊的輸入點數有8、16和32三種。圖1-7(a)所示為16點診斷型數字量直流輸入模塊1756-IB16D面板布置。
1756-IB16D 共有16個輸入點,輸入電壓的范圍為DC10-31V,每個輸入點都可以通過軟件來修改它的濾波時間。在面板上對應有16個狀態指示燈(ST)和16個故障指示燈(FLT)。當輸入接通時,對應輸入點的狀態指示燈亮,當發現輸入點有故障時,對應輸入點的故障指示燈亮。
1756-IB16D把輸入點分為四組,每組四點輸入有一個公共端,這樣可以根據外部連接器件的不同獨立使用這四組輸入。也可把四組輸入的公共端聯在一起使用,其典型的端子外部線路連接如圖1-7(b)所示。1756-IB16D前端的可拆卸的接線端子塊(RTB)有兩排端子,左邊一排為公共端,右邊為各對應輸入端。
在每個輸入端的外部連接的開關上并聯一個電阻,就可以啟用外部斷線檢測的自動診斷功能。這樣當外部斷線時,其對應的故障指示燈(FLT)就會亮。并聯電阻的阻值取決于外部提供的電源電壓,當采用DC24V電源時,電阻取值為14.3KΩ。

2.數字量輸出模塊

 (a)                                      (b)

圖1-8 診斷型數字量直流輸出模塊1756-OB16D
(a)面板布置     (b)端子接線
數字量輸出模塊分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和觸點(繼電器)輸出模塊三大類,每一類中又有診斷型(末尾帶D)、電子熔斷型(末尾帶E)、單獨隔離型(末尾帶I)之分。一個數字量輸出模塊的輸出點數有8、16和32三種。圖1-8(a)所示為16點診斷型數字量直流輸出模塊1756-OB16D面板布置。
1756-OB16D 共有16個輸出點,工作電壓的范圍為DC19.2-30V,每個輸出點的最大輸出電流為2A,每個模塊的最大輸出電流為8A。在面板上對應有16個狀態指示燈(ST)和16個故障指示燈(FLT)。當有輸出信號時,對應輸出點的狀態指示燈亮,當發現輸出點有故障時,對應輸出點的故障指示燈亮。
1756-OB16D把輸出點分為兩組,每組八點輸出有一組外接電源公共端,這樣可以根據外部連接負載器件的不同獨立使用這兩組輸出。也可把兩組輸出的公共端聯在一起使用,其典型的端子外部線路連接如圖1-8(b)所示。1756-OB16D前端的可拆卸的接線端子塊(RTB)有兩排端子,左邊一排為公共端,右邊為各對應輸出端。
在每個輸入端的外部連接的開關上并聯一個電阻,就可以啟用外部斷線檢測的自動診斷功能。這樣當外部斷線時,其對應的故障指示燈(FLT)就會亮。并聯電阻的阻值取決于外部提供的電源電壓,當采用DC24V電源時,電阻取值為14.3KΩ。
    3.模擬量輸入/輸出模塊
ControlLogix控制器支持多種類型的模擬量信號,不僅包括普通的模擬量輸入輸出信號,還包括直流熱電偶和RTD溫度輸入信號。
模擬量模塊的可編程特性包括了對噪音信號和噪音環境下的數字化濾波,以及具有很強機動性的對每一個I/O端口的信號傳輸范圍的選擇。
模擬量模塊包括下列實時檢測功能:輸入的開環檢查;實時糾錯;對電壓過高或者電壓不足的2級警報(HI和HI-HI、LO和LO-LO)。
對發生在模擬量模塊上的錯誤的反饋的輸出響應,可以自己加以定義。模擬量模塊上的狀態監測給控制器采取警報或者糾錯提供了信號依據。
使用模塊上的時間表功能,可以實時跟蹤輸入信號的改變,并且為輸出信號的狀態改變設定時間規律。
2.3.5  ControlLogix通訊模塊
ControlLogix控制器通訊是ControlLogix平臺的命脈。Logix5555處理器通過Contro1Logix背板與本地框架中的1756I/O模塊通訊。除了Logix5555處理器自帶的RS—232(DFl協議)端口以外,與通訊網絡的接口是模塊化的。用戶可以使用單獨的通訊接口模塊來實現背板與Ethernet、ControlNet、DeviceNet和普通的Remote I/O鏈路之間的接口。如果用戶在ControlLogix背板上安插了多個通訊接口模塊,則用戶就可在Contro1Net,Ethernet和DeviceNet網絡之間傳送控制數據及信息數據。三層網絡構架分別通過各自的網絡通訊模塊來實現,各層網絡的模塊如圖1-9所示。

2.3.6  ControlLogix運動控制模塊
Logix運動控制使用同步、分布式控制來提供一種高度集成的運動控制解決方案,它將順序控制和運動控制集成在一起。RSLogix5000軟件內置一套豐富的運動控制指令,可使用梯形圖、結構文本或順序功能圖編輯器進行編程。內置的運動控制指令滿足大范圍的機器控制要求,包括獨立軸運動、同步的齒輪和凸輪運動,以及完全以內插值替換方式的三維運動。
Kinetix集成化運動控制是運動控制的理想解決方案,ControlLogix控制器是Kinetix集成運動控制的核心部分。Kinetix注重的是完全的運動控制解決方案,基于艾倫- 布拉德利的 ControlLogix或者Softlogix控制系統及其SERCOS數字運動接口模塊、AB的伺服驅動器、伺服電機,連同廣泛的應用知識體系,使Kinetix集成運動控制成為機械運動控制的新標準。
ControlLogix控制平臺是具有藝術性的模塊化控制系統,它可以提供連續、運動、驅動和程序控制。這個特征允許了大范圍的控制器、I/O模塊和通訊模塊的選擇。RSLogix 5000編程軟件支持運動控制和連續控制,除此之外,包括四種SERCOS接口模塊在內的七種ControlLogix運動控制模塊,都是      Kinetix集成運動控制解決方案的一部分:
16軸的 SERCOS 接口模塊1756- M16SE
8軸的 SERCOS 接口模塊1756- M08SE
3軸的 SERCOS 接口模塊1756- M03SE
集成了ControlLogix控制器和SERCOS運動控制模塊的1756-L60M03SE
2軸的模擬量/編碼器模塊1756- M02AE
2軸的模擬量/LDT模塊1756- HYD02
2軸的模擬量/SSI 模塊1756- M02AS
RSLogix軟件為ControlLogix運動控制系統提供完全的編程支持。這個軟件提供包括軸的連接診斷和自動運轉在內的軸組態,并且支持梯形圖、結構文本和流程圖解等各種運動控制編程。38個運動指導提供了從簡單的點到點控制到復雜的PCAM、TCAM和集成多軸運動控制的大范圍的運動控制。
Kinetix SERCOS接口運動控制模塊為ControlLogix平臺(背板)和Kinetix6000、Ultra3000-SE、1394SERCOS接口以及8720MC伺服驅動器之間搭建了光纖傳輸途徑。模塊和驅動器之間的這種聯系是通過使用光纖網的連續實時通訊系統(SERCOS)的。這種光纖網為驅動器和運動部件之間提供了可靠的高速數據傳輸并且具有出色的抗干擾性、更快的傳遞速度和簡化的接口??梢耘浜隙喾N模塊的ControlLogix控制器可以驅動多達32個軸。SERCOS接口運動控制模塊1756- M08SE如圖1-10所示。
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圖1-10 SERCOS接口運動控制模塊
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