罗克韦尔ControlLogix系统应用技术

可编程控制器（PLC）是计算机技术、自动控制技术和通信技术等相结合的一种通用自动控制装置，自20世纪60年代出现以来发展迅猛，已被广泛应用到石油、化工、电力、水处理、交通等众多控制领域。罗克韦尔自动化公司（Rockwell Automation）是美国最大的PLC生产厂家之一，ControlLogix系统是继PLC-2、PLC-3、SLC-500、PLC-5等后推出的第三代控制器产品。它在系统结构、数据交换形式以及通信平台等方面做了全面提升，性能已远远超出了传统PLC的功能，成为新一代可编程自动控制系统（PACS）。
本书系统介绍ControlLogix系统的工作原理和应用技术，包括系统硬件体系架构、ControlLogix编程、Studio5000应用软件、系统应用维护、工程设计开发和工程应用实例。作为一门具体针对某个系统的应用类型的书籍，它应该包含哪些主要内容？应该达到什么样的水平？应该怎样组织材料？如何进行论述才能更容易被理解和运用等问题，笔者在培训过程中不断思考和探索。在多年的工程开发应用、运行维护和培训实践中，积累了一些经验和心得体会，自以为可能会对感兴趣学习的人员有所裨益，于是收集资料，整理并完善手稿，结集出版，也作为自己对ControlLogix系统多年应用的一个总结。
ControlLogix系统应用作为一门实践性很强的应用课程，不容易仅仅通过书本简单论述就可以被快速理解和运用。因此，在精心策划、审慎取材的基础上，一方面对书中提及的有关硬件、软件的技术参数和说明，均来自罗克韦尔自动化的中、英文产品手册，并逐一翻译、核实，期间曾几易其稿；另一方面细化了组态编程等内容，删去了部分梯形图指令的解释和运动控制等内容，制作了大量的软件窗口操作截图，结合丰富的应用举例进行说明论述，以启发读者触类旁通，尽可能掌握基本方法和应用技能，同时通过不断的实践，掌握有关技术和灵活应用。书中包含了笔者长期学习和工程应用的心得体会，并通过注释方式加以说明和扩展。全书按照循序渐进、由浅入深的原则进行内容安排，务求做到论述深入浅出和流畅，可读性强，以利于学习。
全书共分6章，第1章介绍PLC的基本概念，第2章介绍ControlLogix系统组成和组态基础，第3章介绍Studio软件的组态应用，第4章介绍ControlLogix系统工程应用，第5章介绍ControlLogix系统安装、调试和维护，第6章介绍ControlLogix系统的深入应用。每章后都有小结和练习思考题，帮助读者掌握和巩固知识点。
在本书的编写过程中，得到了罗克韦尔自动化（中国）有限公司杜亚萍、鞠昌坤、陈钦标等的支持，在此谨表示最诚挚的谢意。
笔者衷心希望本书的出版对学习和应用ControlLogix系统的读者有所帮助。由于水平有限、应用局限以及系统产品技术更新周期短、功能扩展速度快等，不当之处在所难免，敬请专家、读者不吝赐教，意见或建议可反馈至邮箱gzwujr@163.com中，以便修订时改进。
深深感谢家人的支持、关怀和陪伴，使我能够顺利完成本书的编写工作！

伍锦荣 于广州
2020年2月

本书介绍罗克韦尔自动化（Rockwell Automation）第三代控制器ControlLogix系统的基本概念、硬件软件组成、工作原理和应用方法，并通过Studio5000组态软件的使用，详细介绍ControlLogix系统的编程组态方法、工程设计开发、安装调试、应用技巧和维护技术，并对系统的深入应用和优化做了论述。
本书可作为ControlLogix系统项目开发和维护人员的教材和参考书，也可以作为本科和高职院校学生的学习、实践指导书。

第1章PLC基本概念与ControlLogix系统概述/001
1.1PLC的功能、特点和分类/002
1.1.1PLC的主要功能/002
1.1.2PLC的主要特点/003
1.1.3PLC的一般分类/003
1.1.4当前主要的PLC厂家/004
1.2PLC的组成和工作原理/006
1.2.1PLC基本组成/006
1.2.2PLC工作过程/007
1.3罗克韦尔自动化主要PLC产品/007
1.3.1控制器/处理器/008
1.3.2I/O种类齐全/008
1.3.3网络和软件/009
1.4ControlLogix系统概述/009
1.4.1主要特点/009
1.4.2系统功能/010
1.4.3主要类型/010
1.4.4网络架构/011
【练习与思考题】/013

第2章ControlLogix系统组成和组态基础/014
2.1ControlLogix硬件组成/015
2.1.1控制器/015
2.1.2框架/016
2.1.3系统电源模块/016
2.1.4I/O模块/017
2.1.5通信模块/021
2.2冗余系统/024
2.2.1冗余技术概述/024
2.2.2ControlLogix系统冗余配置/025
2.3组态编程工具/027
2.3.1Studio5000组态编程软件/027
2.3.2RSLinx连接软件/028
2.3.3RSNetWorx网络组态软件/029
2.4控制器文件结构/029
2.4.1程序文件/029
2.4.2数据文件/030
2.5编程语言和指令系统/034
2.5.1编程语言简述/034
2.5.2梯形图指令系统/036
2.5.3位指令/040
2.5.4定时器指令/041
2.5.5计数器指令/043
2.5.6比较指令/044
2.5.7计算/数学指令/045
2.5.8传送/逻辑指令/046
2.5.9文件/杂项指令/047
2.5.10程序控制指令/049
2.5.11输入/输出指令/053
2.5.12PID指令/055
2.5.13编程举例/060
【练习与思考题】/066

第3章Studio5000组态应用/068
3.1基本操作/069
3.1.1建立通信/069
3.1.2创建项目/071
3.1.3组态I/O/073
3.1.4编写梯形图逻辑/082
3.1.5下载项目和调试/087
3.1.6关联I/O/090
3.1.7监视/编辑标签/092
3.1.8使用帮助/093
3.2控制器属性/094
3.3远程I/O/102
3.3.1创建远程I/O框架/103
3.3.2控制远程I/O/106
3.4非连续型任务/109
3.4.1周期型任务/109
3.4.2事件触发型任务/110
3.4.3程序和例程的建立/110
3.5趋势/111
3.5.1创建趋势/111
3.5.2趋势属性/112
3.5.3趋势监视/118
3.6相关操作和应用/119
3.6.1搜索和替换/119
3.6.2I/O强制/120
3.6.3在线编辑/121
3.6.4创建自定义数据类型/124
3.6.5创建生产/消费标签/125
3.6.6数据库导入/导出/129
3.6.7组态显示界面设置/130
3.6.8固件版本和ControlFLASH/131
3.6.9项目文件打印/132
3.6.10AI/AO模块校准/132
3.7仿真软件使用/134
3.7.1与真实控制器比较/134
3.7.2仿真步骤/135
3.7.3仿真过程/135
【练习与思考题】/139

第4章ControlLogix系统项目设计/141
4.1项目设计总则/142
4.1.1基本要求/142
4.1.2应用开发环节/142
4.2需求分析/143
4.3硬件设计/144
4.3.1控制器/144
4.3.2I/O模块/144
4.3.3电源/145
4.3.4网络架构/146
4.3.5机柜布局/147
4.3.6人机界面/148
4.4软件设计/148
4.4.1控制程序/148
4.4.2程序规划/149
4.4.3监控画面/150
4.5可靠性设计/151
4.5.1环境因素/151
4.5.2冗余措施/152
4.5.3防干扰设计/152
4.5.4程序可靠性/153
4.5.5网络安全考虑/155
【练习与思考题】/155

第5章ControlLogix系统安装、调试和维护/156
5.1系统安装/157
5.1.1系统模块安装/157
5.1.2现场就位安装/160
5.1.3接地连接/160
5.2系统调试/161
5.2.1上电调试/161
5.2.2单点调试/162
5.2.3回路调试/162
5.2.4系统功能测试/163
5.3系统硬件维护/164
5.3.1日常维护/164
5.3.2定期维护/164
5.3.3故障维护/165
5.4系统软件维护/177
【练习与思考题】/179

第6章ControlLogix系统深入应用/180
6.1AOI用户自定义指令/181
6.1.1创建AOI/181
6.1.2AOI属性/182
6.1.3AOI应用/183
6.2其他编程语言/185
6.2.1ST编程语言/185
6.2.2FBD编程语言/193
6.2.3SFC编程语言/199
6.3设备阶段管理/204
6.3.1状态模型/204
6.3.2设备阶段开发/206
6.3.3创建设备阶段/207
6.3.4设备阶段指令/208
6.4可视化和人机接口/210
6.4.1图形终端和监视器/210
6.4.2操作站/212
6.4.3HMI软件/212
6.5系统优化/215
6.5.1控制器资源优化/215
6.5.2程序执行优化/216
6.5.3数据寻址/224
6.5.4生产和消费数据/228
6.5.5I/O通信优化/230
6.5.6网络优化/231
【练习与思考题】/233

附录本书缩略语/235

参考文献/240