罗克韦尔ControlLogixPLC学习.pptx

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1、1.1 PLC1.1 PLC主要功能和特点主要功能和特点主要功能PLC作为一种专为在工业环境下应用而设计的计算机，必须具有以下功能：（1）逻辑控制功能。（2）信号采集功能。（3）输出控制功能。（4）数据处理功能。（5）定时/计数功能。（6）远程I/O功能。（7）人机界面功能（HMI）。（8）故障自诊断功能。（9）通信联网功能。（10）实时通信和冗余互备功能。第1页/共251页特点特点1可靠性高PLC用软件代替继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，接线可以减少到继电器控制系统的十分之一以下，大大减少了触点接触不良的可能性。2抗干扰能力强I/O设计具有完善的通道保护和多种形式的滤波电路，以

2、抑制高频干扰，削弱各模块之间的干扰影响。3编程简单、系统设计修改调试方便现在使用最多的PLC编程语言是梯形图，它符合大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯，语言形象直观，易学易用。4模块化结构、通用性强，维护简单、维修方便PLC产品系列化、标准化、模块化，用户可根据实际需求灵活选择，无须用户自己再进行设计和制作硬件装置。第2页/共251页1.2 PLC1.2 PLC的工作原理的工作原理基本组成1CPUCPU主要包含运算器、控制器、寄存器，它是PLC的核心部分。PLC的CPU芯片其实就是微处理器或单片机。只是它是专用于PLC的，并且大部分是生产厂家为实现PLC产品最佳性能而自行研制开发的。2存储器

3、存储器按照存储方式可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。PLC内部所使用的存储器，按其用途一般可以分为系统程序存储器、用户程序存储器、内部数据存储器。第3页/共251页基本组成基本组成3I/O部件输入电路中一般设有RC滤波电路、稳压电路等，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。而且与内部计算机电路通过光耦元件隔离，如图1-1所示。输出模块用来输出各种控制信号，实现PLC内部信号到外部信号的转换。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、指示灯、数字显示器等输出设备；模拟量输出模块用来控制变频器、调节阀等执行装置。第4页/共251页基本组成基本组成4电源PLC使用交流

4、220V电源（AC220V）或直流24V电源（DC24V）。PLC内部电源主要是向其内部的TTL集成电路与运算放大器等部件提供工作电源，将外部输入转换为DC5V、DC12V、DC15V、DC24V等不同电压。PLC基本结构框图如图1-2所示。第5页/共251页工作过程工作过程1工作过程PLC采用不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC的工作过程如图1-3所示。第6页/共251页工作过程工作过程2PLC扫描工作方式的优点（1）在执行程序时，读写的是输入/输出映像寄存器的值，而不是直接对实际的I/O点进行操作。（2）整个程序执行阶段各输入继电器的状态是固定的，

5、程序执行后再用输出映像寄存器的值更新所有的输出点，使得系统运行稳定。（3）用户程序读写I/O映像寄存器比直接读写I/O点要快得多，这样可以提高用户程序的运行速度。（4）扫描工作方式具有较好的抗干扰能力，在一个扫描周期内，输入处理仅占用极少部分时间。第7页/共251页工作过程工作过程3过程映像在每个扫描周期，CPU检查输入和输出的状态。有特定的存储器区保存模块的二进制数据：过程映像输入表和过程映像输出表。在用户程序检查输入（例如：AI 2.0）时，使用过程映像输入表的最后状态，这样就保证在一个扫描周期内使用相同的信号状态，如图1-4所示。第8页/共251页工作过程工作过程4PLC中断处理PLC采

6、用中断工作方式来应对紧急任务。一般的计算机系统中，CPU在每一条指令执行结束时都要询问有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关程序块结束后查询有无中断申请，如果有中断申请，则转入执行相应的中断服务程序。5PLC集中处理方式PLC在工作过程中，对输入信号执行过程、输出控制采取集中批处理方式。这样不仅避免了继电器、接触器控制系统中触点竞争和时序失配的问题，而且增强了系统的抗干扰能力，提高了工作稳定性。第9页/共251页工作过程工作过程6PLC时间滞后现象为了减少PLC的响应延迟时间，可以采用如下措施：（1）选用扫描速度快的PLC；（2）选用延迟时间短的输入/输出模块；（3）可以使用立即输入指令

7、和立即输出指令，或者使用输入中断功能。第10页/共251页1.3 1.3 罗克韦尔（罗克韦尔（ROCKWELLROCKWELL）PLCPLC的分类1按组成结构形式分类（1）整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低、安装方便的特点。（2）模块式PLC模块式PLC是将PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）及各种功能模块。（3）叠装式PLC将整体式的紧凑、体积小、安装方便和模块式的搭配灵活、安装整齐的优点相结合，便构成了叠装式PLC。第11页/共251页的分类的分类2按功

8、能分类（1）低档PLC低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能，还有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。（2）中档PLC中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。（3）高档PLC高档PLC除具有中、低档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。第12页/共251页的分类的分类3按I/O点数分类（1）小型PLC小型PLC一般I/O点数小于256点，单CPU，8位或16位处理器，

9、用户存储器容量为4KB以下，适合于单机控制或小型系统的控制。（2）中型PLC中型PLC一般I/O点数为2562048点，双CPU，用户存储器容量为28KB。（3）大型PLC大型PLC一般I/O点数大于2048点，多CPU，16位或32位处理器，用户存储器容量为816KB。第13页/共251页罗克韦尔罗克韦尔PLCPLC主要性能指标主要性能指标1工作速度工作速度是指CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。2输入/输出点数输入/输出点数表示PLC组成控制系统时的最大规模，代表PLC的控制能力。3内存容量PLC内部所使用的存储器，按其用途一般可分为系统程序存储器、用户程序存储器、内部数

10、据存储器。4指令系统PLC有多少条指令，各条指令又具有什么功能，是了解与使用PLC的重要方面。第14页/共251页罗克韦尔罗克韦尔PLCPLC主要性能指标主要性能指标5支持软件（1）系统程序系统程序是指控制PLC系统自身运行的控制程序，它是不向用户开放的。（2）应用程序应用程序是指PLC用户根据各种控制要求和控制条件而编写的用户控制程序。6可靠性指标PLC是专为在工业环境下应用而设计的，所以，对其可靠性尤为关注。7经济指标 经济指标最简单的就是看价格。一般来讲，同样技术性能的PLC，价格低其经济指标就好。第15页/共251页罗克韦尔罗克韦尔PLCPLC与与CONTROLLOGIXCONTROL

11、LOGIX罗克韦尔PLC产品历经插件式、模块式、开发式，逐步实现了信息综合管控，如图1-5所示。第16页/共251页罗克韦尔罗克韦尔PLCPLC控制系统的三层结构控制系统的三层结构罗克韦尔PLC控制系统的开放式网络体系结构概况如图1-6所示。第17页/共251页第第2 2章罗克韦尔章罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统硬件体系架系统硬件体系架构构2.1 罗克韦尔ControlLogix系统的产品线介绍2.2 罗克韦尔ControlLogix系统的控制功能和主要性能特点2.3 罗克韦尔ControlLogix系统的主要模块及功能2.4 系统的I/O架构2.5 Contro

12、lLogix PLC系统的控制器2.6 ControlLogix PLC系统的电源模块2.7 数字量输入/输出模块第18页/共251页2.8 模拟量输入/输出模块2.9 ControlLogix系统的I/O模块工作模式2.10 ControlLogix系统的网络通信模块2.11 ControlLogix系统的专用模块2.12 ControlLogix系统的机架背板2.13 系统组态第19页/共251页2.1 2.1 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的产品系统的产品线介绍线介绍产品线如图2-1所示。第20页/共251页2.1 2.1 罗克韦尔罗克韦尔CONTR

13、OLLOGIXCONTROLLOGIX系统的产品系统的产品线介绍线介绍1ControlLogix控制器ControlLogix控制器适用于大规模的控制系统，可以控制大量的I/O点，具有极强的网络通信功能。2CompactLogix控制器CompactLogix控制器较适合于几百个控制点的工作站级的小型PLC系统，将逐渐替代SLC500系列PLC。3FlexLogix控制器FlexLogix控制器是从1794系列的适配器发展而来的，广泛应用于分布式控制系统。一个简单的FlexLogix系统包含一个控制器和最多8个输入/输出模块。第21页/共251页2.1 2.1 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLL

14、OGIXCONTROLLOGIX系统的产品系统的产品线介绍线介绍4DriveLogix控制器DriveLogix控制器是专用于变频驱动器的控制器，可以减少控制层和变频驱动器之间的通信，将相关的逻辑控制直接放在变频驱动器上，适用于传动系统结构。5SoftLogix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。6ProcessLogix 控制器ProcessLogix控制器是小型DCS系统控制器，与ControlLogix控制器共用1756的框架及其I/O模块，这两种控制器可以构成混和系统，实现DCS与PLC的无缝连接及信息交换。第2

15、2页/共251页2.2 2.2 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的控制系统的控制功能和主要性能特点功能和主要性能特点1控制功能（1）顺序控制（2）过程控制（3）驱动控制（4）运动控制ControlLogix系统的功能结构如图2-2所示。第23页/共251页2.2 2.2 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的控制系统的控制功能和主要性能特点功能和主要性能特点ControlLogix平台不仅技术领先，而且有多种解决方案，集成简易，在能源电力、冶金、市政、基础设施、水处理、烟草、消费品制造、造纸、石化、油气输送、交通、地铁、汽车、

16、采矿等各个行业中都有广泛应用，如图2-3所示。第24页/共251页2.2 2.2 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的控制系统的控制功能和主要性能特点功能和主要性能特点2主要性能特点（1）Logix处理器的功能强大。（2）创新的机架和背板采用最大可用性设计，使用生产者/消费者（Producer/Consumer）技术的无源多主数据总线。（3）支持ControlNet、DeviceNet等标准工业现场总线，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。（4）支持开放的100Mbps EtherNet/IP网络，控制系统和上位机可以组成多服

17、务器/多客户端模式的实时监控系统。（5）在EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet各层网络中采用统一的CIP协议，该协议可以区别对待实时控制数据和非实时监视/组态数据，保证了工业控制的实时性和确定性。（6）用户通过软件刷新，即可实现包括处理器在内的各种模块的升级。（7）系统的所有模块，包括I/O模块均为智能化模块，均可带电插拔。第25页/共251页2.3 2.3 罗克韦尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的主要系统的主要模块及功能模块及功能ControlLogix系列PLC系统的主要部件如表2-1所示。第26页/共251页2.3 2.3 罗克韦

18、尔罗克韦尔CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的主要系统的主要模块及功能模块及功能ControlLogix PLC系统的实物如图2-4所示。第27页/共251页2.4 2.4 系统的系统的I/OI/O架构架构1单处理器本地I/O架构一个最小的单处理器本地ControlLogix PLC系统由一个机架背板（chassis）、一个电源、一个处理器模块、一个I/O模块组成。模块在机架背板内任意排列，机架内的各模块通过背板无源数据总线传递数据，如图2-5所示。第28页/共251页2.4 2.4 系统的系统的I/OI/O架构架构2多处理器本地I/O架构在同一个ControlLogix机架

19、背板内安装多个处理器，可以使每个处理器独立执行各自的控制任务。但是，在多处理器本地I/O架构中要进行系统规划，为每一个I/O指明宿主控制器。多处理器本地I/O架构如图2-6所示。第29页/共251页2.4 2.4 系统的系统的I/OI/O架构架构3远程或分布式I/O架构对于需要I/O远程分站，或控制点数比较分散，实时性和经济性都有比较严格要求的应用，ControlLogix系统提供了远程或分布式I/O体系结构解决方案。远程或分布式I/O架构如图2-7所示。第30页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器1基本介绍从应用

20、上来说，ControlLogix控制器的硬件主要包括控制器的CPU和内存两大部件，它们的作用分别如下。CPU：共有两个，一个是逻辑CPU，主要负责逻辑控制和数据处理；一个是背板CPU，主要负责背板通信。内存：可以分为基本内存和扩展内存，基本内存主要用来存储控制器与外部交换的通信数据，扩展内存主要存储用户的逻辑程序和内部数据。第31页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器不同类型控制器的结构是不同的，其CPU执行的任务和内存存储的内容不同，它们之间的关系也不同，如图2-8所示。第32页/共251页2.5 CONTROL

21、LOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器（1）逻辑CPU逻辑CPU系统高层管理的内容主要包括：操作系统的操作执行；MSG的信息处理；串口通信；连接信息的管理。第33页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器（2）背板CPU背板CPU主要负责外部数据交换的操作，访问I/O内存。背板CPU的优先级别比逻辑CPU更高。当背板CPU有新的外来数据要刷新基本内存的数据缓冲区时，可以中断逻辑CPU正在进行的数据通信，先刷新数据缓冲区。控制器的内存中总有一部分是用做信息缓冲区的，存储动态连接

22、信息，作为系统运行时信息交换的临时存储区。主要存储的信息包括：信息处理过程的进出队列；RSLinx数据处理的标签组；在线编辑时的临时存储；趋势图的数据缓冲区。第34页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器2控制器的型号分类及主要技术参数ControlLogix系列PLC的型号分类及主要技术参数如表2-2所示。控制器系列号内存最大功耗5V背板电流24V背板电流数据和逻辑内存I/O内存非易失内存1756-L55M12750KB208KB无5.6W1.23A0.014A1756-L55M131.5MB208KB无5.6W1

23、.23A0.014A1756-L55M143.5MB208KB无5.7W1.25A0.014A1756-L55M167.5MB，用于数据的3.5MB208KB无6.3W1.48A0.014A1756-L55M22750KB208KB750KB5.6W1.23A0.014A1756-L55M231.5MB208KB1.5MB5.6W1.23A0.014A1756-L55M243.5MB208KB3.5MB5.7W1.25A0.014A1756-L612MB478KB64MB3.5W1.2A0.014A1756-L624MB478KB64MB3.5W1.2A0.014A1756-L638MB478

24、KB64MB3.5W1.2A0.014A第35页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器3控制器面板ControlLogix系列PLC控制器如图2-9所示。其前面板上有一些与操作及状态显示有关的模式选择开关和LED（发光二极管）状态/故障显示灯。第36页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器（1）状态指示灯控制器面板上的状态指示灯可以直观地显示控制器一些重要的状态信息，用户在不使用编程终端的情况下，也能了解控制器的工作情况。（2）钥匙开关钥匙

25、开关可以选择控制器的本地工作状态，共有3个选择挡位。（3）通信串口控制器的通信串口主要用于在编程时传输应用程序的。串口的连接方式如图2-10所示。第37页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器（4）控制器结构ControlLogix控制器的结构如图2-11所示。第38页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器4控制器内存结构随机存储器（RAM）由一系列寄存器阵列组成。这种存储器可以进行读、写操作。只读存储器（ROM）有两种，一种是不可擦除RO

26、M，这种存储器只能写入一次，不能改写；另一种是可擦除EPROM和EEPROM，这种存储器擦除后还可以重写。ControlLogix系列PLC控制器的内存主要分为基本内存和扩展内存，且所有内存元件均在电路板上，不需要配置额外的芯片。第39页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器（1）基本内存基本内存长度固定，存储来自背板、控制器与外部设备通信的交换数据，主要包括：初始化操作系统用的43KB。I/O模块交换数据。这是建立I/O模块时产生的模块结构数据。I/O强制数据表。这是建立I/O模块时产生的列表。Produced/C

27、onsumed标签交换数据。这是建立Produced/Consumed标签产生的。信息数据缓冲区。这是各种信息交流活动极为活跃的动态区域。（2）扩展内存扩展内存是用户根据实际需求，选择不同容量的内存，存储用户程序、内部数据、RSLinx直接访问的数据等。第40页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONTROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器5控制器的连接容量控制器对外的数据交换统称为信息的连接，也就是通常所说的PLC可以带I/O的能力，分为静态连接和动态连接两种。一个ControlLogix控制器的最大可连接容量为250个，通常占用连接情况如下：本地机架中的

28、I/O模块，每块占用1个连接。远程机架中非离散量模块各占用1个连接。远程机架非优化离散量模块各占1个连接。远程同一个机架所有的优化离散量模块共占1个连接。每块DH/RIO模块占用1个连接。每块DNB模块占用2个连接。每个RIO 的适配器占用1个连接。每个Produce占用1个连接，对应Produce Tag外部每一个Consume Tag占用1个连接。控制器中的每一个Consume Tag占用1个连接。每条MSG指令占用1个连接，可以通过取消MSG指令中的Cache Connection功能来释放非执行中的MSG连接。第41页/共251页2.5 CONTROLLOGIX PLC2.5 CONT

29、ROLLOGIX PLC系统的控制器系统的控制器6通信数据的同步机制背板CPU将交换的I/O数据和Produced/Consumed标签放在基本内存区域。逻辑CPU在执行程序使用到I/O地址时，也会访问同一内存区。逻辑CPU和背板CPU是相互独立工作的，背板CPU的优先级高于逻辑CPU。背板CPU可以中断正在访问基本内存区域的逻辑CPU，以刷新数据，如图2-12所示。第42页/共251页2.6 CONTROLLOGIX PLC2.6 CONTROLLOGIX PLC系统的电源模块系统的电源模块1基本介绍ControlLogix PLC系统的电源模块主要有两种作用：一是向底板提供直流电源，为CP

30、U、I/O模块、通信模块和专用功能模块等提供电源；二是保护系统免受噪声杂波和额定电压摆动影响。电源模块可以分为标准电源模块和冗余电源模块。（1）标准电源模块标准电源模块主要包括1756-PA72、1756-PB72、1756-PA75、1756-PB75、1756-PC75、1756-PH75。标准电源模块直接安装在机架左端。第43页/共251页2.6 CONTROLLOGIX PLC2.6 CONTROLLOGIX PLC系统的电源模块系统的电源模块标准电源模块的主要技术参数如表2-3所示。第44页/共251页2.6 CONTROLLOGIX PLC2.6 CONTROLLOGIX PLC系

31、统的电源模块系统的电源模块（2）冗余电源模块冗余电源模块主要包括1756-PA75R和1756-PB75R。其主要技术参数如表2-4所示。第45页/共251页2.6 CONTROLLOGIX PLC2.6 CONTROLLOGIX PLC系统的电源模块系统的电源模块2电源负载与变压器负载间的线性关系这里以标准电源模块为例，说明电源负载与变压器负载之间的线性关系，如图2-13所示。第46页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块1数字量输入/输出模块原理（1）数字量输入模块原理PLC的输入电路按外接电源的类型分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC输入模块公共端（COM

32、 端）电流的流向分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式分为共阳极和共阴极输入电路；按接线方式分为汇点式、分组式和分隔式。第47页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块汇点式的各I/O电路有一个公共点，各输入点或输出点共用一个电源；分组式的I/O电路分为若干组，每个组的I/O电路有一个公共点，各组之间的电路是分开的，可以分别使用不同的电源；分隔式的各I/O电路之间都是相互隔离的，每一个I/O均可以使用单独的电源，如图2-14所示。第48页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块直流输入模块的内部电路如图2-15所示。第4

33、9页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块交流输入模块的内部电路如图2-16所示。第50页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块（2）数字量输出模块原理同样，数字量输出模块也有两种基本的信号类型：直流信号输出和交流信号输出。直流输出模块的内部电路如图2-17所示。第51页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块交流输出模块的内部电路如图2-18所示。第52页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块（3）外接开关量信号和PLC输入电路的连接NPN和PNP输出电路的形式分别如图2-19和图2

34、-20所示。第53页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块NPN集电极开路输出为0V，当输出OUT端和PLC输入端相连时，电流从PLC的输入端流出，从PLC的公共端流入，为PLC的漏型电路形式。即NPN集电极开路输出只能接漏型或混合式输入电路形式的PLC，连接图如图2-21所示。第54页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块PNP集电极开路输出为+V高电平，当输出OUT端和PLC输入端相连时，电流从PLC的输入端流入，从PLC的公共端流出，此为PLC的源型电路的形式。即PNP集电极开路输出只能接源型或混合型输入电路形式的PLC，连接图如图

35、2-22所示。第55页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块每个安装在机架上的ControlLogixI/O模块，都需要有可拆卸接线端子块（RTB）或者一个1492接口模块（IFM），以便连接从现场来的线。可拆卸接线端子块如图2-23所示。第56页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块2直流输入模块直流输入模块的主要技术参数如表2-5所示。第57页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块这里以直流输入模块1756-IB16D（见图2-24）为例，作简单介绍。第58页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入

36、/输出模块输出模块3直流输出模块直流输出模块的主要技术参数如表2-6所示。第59页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块这里以直流输出模块1756-OB16D（见图2-25）为例，作简单介绍。第60页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块4交流输入模块交流输入模块的主要技术参数如表2-7所示。模块号1756-IA8D1756-IA161756-IA16I1756-IA321756-IM16I1756-IN16输入点数8诊断1616单独隔离3216单独隔离16电压类型AC120VAC120VAC120VAC120VAC240VAC24V工作

37、电压AC79132VAC74132VAC79132VAC74132VAC156265VAC1030V由ON到OFF的输入延迟时间9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms最小导通状态输入电流AC79V时5mAAC74V时5mAAC79V时5mAAC74V时5mAAC159V时5mAAC10V时5mA最大导通状态电流AC132V时16mAAC132V时13mAAC132V时16mAAC132V时10mAAC265V时13mAAC30V时1.2mA最大断开状态电流2.5mA2.5mA2.5mA2.5mA2.5mA2.75mA5V背板负载电流（mA）1001051251

38、6510010024V背板负载电流（mA）323232最大功耗（60）4.5W5.8W4.9W6.1W5.8W5.1W第61页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块以交流输入模块1756-IA16为例，作简单介绍。该模块的输入电压为AC120V，总的输入点数为16点，分为2组，每组8点，如图2-26所示。第62页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块5交流输出模块交流输出模块的主要技术参数如表2-8所示。第63页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块以交流输出模块1756-OA8为例，作简单介绍。该模块总的输出

39、点数为8点，分为两组，每组4点，如图2-27所示。第64页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块6数字量触点输出模块数字量触点输出模块的主要技术参数如表2-9所示。第65页/共251页2.7 2.7 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块数字量输出模块实物如图2-28所示。第66页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块1模拟量输入/输出模块原理（1）分辨率是指A/D转换器所能分辨模拟输入信号的最小变化量，它用转换后的二进制数的位数来表示。模拟量输入/输出模块的分辨率一般有8位和12位两种。（2）转换速率是指能够重复进行数据转换的速度，即每

40、秒转换的次数。（3）模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。（4）采样时间也叫做循环时间，是指同一通道两次转换之间的时间。第67页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块与单片机不同，PLC模拟量输入模块的A/D转换过程一般是周期性自动进行的，不需要用户程序去启动A/D转换过程，用户程序只需要直接读取当前最新的转换结果即可。关闭未用的通道可减小模块总的A/D转换周期。A/D转换模块示意图如图2-29所示。第68页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块模拟量输入模块主要实现将模拟量输入信号通过A/D转换器

41、转换为二进制数字量的功能。以12位二进制数据为例来说明模拟量输入信号与A/D转换后数据之间的关系，如图2-30所示。第69页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块模拟量输出模块，是把数字信号转换成模拟信号，即D/A转换模块。数字量的位数和转换速率是D/A转换模块的重要指标，如图2-31所示。第70页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块模拟量信号的输入过程如下。当PLC用户程序运行并执行模拟量输入指令时，根据指令所指定的输入通道，经过控制与译码电路，选中一路输入信号。被选中的这一路输入信号经过预处理电路转换成PLC能接收的电平信号，再通过

42、多路转换开关进入A/D转换器。模拟量信号的输出过程如下。当运行PLC用户程序的模拟量输出指令时，根据指令所指定的存储输出数据的地址，将其中的数据取出送到模块内部的缓冲器中。进入缓冲器的数据按照控制信号的要求传送到中间寄存器。中间寄存器中的二进制数经光电隔离后，进入D/A转换器，进行转换。第71页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块模拟量处理过程如图2-32所示。第72页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块2模拟量输入/输出模块ControlLogix PLC的模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块一样，也包括很多种类和规格，在实际

43、使用时可分为单端型和差动型两种接线方法，其主要技术参数如表2-10所示。第73页/共251页2.8 2.8 模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块模拟量输入/输出模块实物如图2-33所示。第74页/共251页2.9 2.9 CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的系统的I/OI/O模块模块工作模式工作模式1数字量输入模块工作模式（1）数字量输入模块安装在本地机架预定性数据请求数据包传递间隔时间RPI（Requested Packet Interval）指定了模块广播数据的速率。当一个指定的RPI时间帧过后，模块开始广播数据，也称为周期数据交换。（2）数字量输入模块安装在远程机架R

44、PI和COS的值用于确定模块何时在自身机架内广播数据，但只有RPI值可以决定主控制器何时接收网络上的数据。当在远程框架上为一个输入模块指定RPI值时，除了通知模块广播自身机架内的数据之外，RPI还在控制网络数据流中设置“远程片段”（spot）。第75页/共251页2.9 2.9 CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的系统的I/OI/O模块模块工作模式工作模式2数字量输出模块工作模式（1）数字量输出模块安装在本地机架如果数字量输出模块与主模块控制器位于同一机架上，当主控制器发出数据后，模块几乎同时接收到该数据。每个任务中的所有程序扫描结束后，发送数据。（2）数字量输出模块安装在远

45、程机架如果数字量输出模块与主控制器不在同一个框架上，例如，通过ControlNet或EtherNet/IP连接的远程框架，主控制器将按照RPI速率向输出模块发送数据。第76页/共251页2.9 2.9 CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的系统的I/OI/O模块模块工作模式工作模式3模拟量输入模块工作模式（1）模拟量输入模块安装在本地机架实时采样速率RTS（Real Time Sampling Rate）值确定模块何时扫描其通道，更新输入数据缓冲区并广播数据。预定性数据请求数据包传递间隔时间RPI（Requested Packet Interval）指定了模块何时广播输入数据缓

46、冲区中的当前数据，而不扫描更新通道。（2）模拟量输入模块安装在远程机架RTS和RPI值用于确定模块何时在自身机架内广播数据，但只有RPI值可以决定主控制器什么时候接收网络上的数据。第77页/共251页2.9 2.9 CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的系统的I/OI/O模块模块工作模式工作模式4模拟量输出模块工作模式（1）模拟量输出模块安装在本地机架RPI值指定了主控制器何时向模块广播输出数据。如果模块与主模块控制器位于同一机架上，当主控制器发出数据后，模块几乎同时接收到该数据。（2）模拟量输出模块安装在远程机架如果输出模块与主控制器不在同一个框架上，例如，通过Control

47、Net或EtherNet/IP连接的远程框架，主控制器可以按照RPI速率向输出模块发送数据。第78页/共251页2.9 2.9 CONTROLLOGIXCONTROLLOGIX系统的系统的I/OI/O模块模块工作模式工作模式5数据更新流程图ControlLogix控制器更新时间与逻辑执行不同步，生产者发送数据的流程如图2-34所示。第79页/共251页2.10 CONTROLLOGIX2.10 CONTROLLOGIX系统的网络通系统的网络通信模块信模块1工业以太网通信模块在ControlLogix PLC系统中，通信模块1756-ENBT和1756-EWEB可以连接EtherNet/IP网络

48、进行通信，通信速率为10/100Mbps。每个通信模块最多可以支持64个TCP/IP连接，支持128个ControlLogix连接的I/O信息数据。其最大功耗为3.65W。实物如图2-35所示。第80页/共251页2.10 CONTROLLOGIX2.10 CONTROLLOGIX系统的网络通系统的网络通信模块信模块2控制网通信模块ControlNet网络是开放的工业控制网络，可以满足大控制量的实时控制要求。ControlNet网络采用可靠的通用工业协议（CIP），将I/O网络和对等网络信息传输的功能集成在一起。3设备网通信模块DeviceNet网络是开放的底层设备网络，基于标准CAN（Con

49、trol Area Network）技术，采用可靠的通用工业协议（CIP），连接简单的工业设备，如传感器、执行机构等。第81页/共251页2.10 CONTROLLOGIX2.10 CONTROLLOGIX系统的网络通系统的网络通信模块信模块三层网络架构分别通过各自的网络通信模块实现，各层网络的通信模块如图2-36所示。第82页/共251页2.11 CONTROLLOGIX2.11 CONTROLLOGIX系统的专用模块系统的专用模块1高速计数器模块高速计数器模块1756-HSC提供4路高速通道，具有输出可切换功能，可连接脉冲设备、编码器等，通过脉冲来计数和测频。输入点数为两个计数器，每个计数

50、器输入3个点，输出点数为4个点。2可组态流量计模块可组态流量计模块1756-CFM提供两个通道，适用于测量应用场合的累加器模式，或者用于速度控制应用场合的高速频率测量。第83页/共251页2.12 CONTROLLOGIX2.12 CONTROLLOGIX系统的机架背板系统的机架背板ControlLogix PLC系统的背板在模块之间提供了高速的通信通道，背板上的多个控制器相互之间可以传递报文。背板所提供的控制信号可将电源分配到各个模块中。ControlLogix PLC系统有4、7、10、13、17槽5种不同规格型号的背板，均采用钢板结构，螺钉紧固。其规格如表2-11所示。机架背板槽数规格尺