第2章-羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)硬件體系架構(gòu)教材

第2章羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)硬件體系架構(gòu)2.1羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的產(chǎn)品線介紹2.2羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的控制功能和主要性能特點(diǎn)2.3羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的主要模塊及功能2.4系統(tǒng)的I/O架構(gòu)2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器2.6ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊2.8模擬量輸入/輸出模塊2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式2.10ControlLogix系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊2.11ControlLogix系統(tǒng)的專用模塊2.12ControlLogix系統(tǒng)的機(jī)架背板2.13

系統(tǒng)組態(tài)2.1羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的產(chǎn)品線介紹產(chǎn)品線如圖2-1所示。2.1羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的產(chǎn)品線介紹1．ControlLogix控制器ControlLogix控制器適用于大規(guī)模的控制系統(tǒng)，可以控制大量的I/O點(diǎn)，具有極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能。2．CompactLogix控制器CompactLogix控制器較適合于幾百個(gè)控制點(diǎn)的工作站級(jí)的小型PLC系統(tǒng)，將逐漸替代SLC500系列PLC。3．FlexLogix控制器FlexLogix控制器是從1794系列的適配器發(fā)展而來(lái)的，廣泛應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)。一個(gè)簡(jiǎn)單的FlexLogix系統(tǒng)包含一個(gè)控制器和最多8個(gè)輸入/輸出模塊。2.1羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的產(chǎn)品線介紹4．DriveLogix控制器DriveLogix控制器是專用于變頻驅(qū)動(dòng)器的控制器，可以減少控制層和變頻驅(qū)動(dòng)器之間的通信，將相關(guān)的邏輯控制直接放在變頻驅(qū)動(dòng)器上，適用于傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。5．SoftLogix控制器SoftLogix控制器是基于PC平臺(tái)的控制器，把控制和信息組合在一個(gè)單元中，適用于以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。6．ProcessLogix控制器ProcessLogix控制器是小型DCS系統(tǒng)控制器，與ControlLogix控制器共用1756的框架及其I/O模塊，這兩種控制器可以構(gòu)成混和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DCS與PLC的無(wú)縫連接及信息交換。2.2羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的控制功能和主要性能特點(diǎn)1．控制功能（1）順序控制（2）過程控制（3）驅(qū)動(dòng)控制（4）運(yùn)動(dòng)控制ControlLogix系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。2.2羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的控制功能和主要性能特點(diǎn)ControlLogix平臺(tái)不僅技術(shù)領(lǐng)先，而且有多種解決方案，集成簡(jiǎn)易，在能源電力、冶金、市政、基礎(chǔ)設(shè)施、水處理、煙草、消費(fèi)品制造、造紙、石化、油氣輸送、交通、地鐵、汽車、采礦等各個(gè)行業(yè)中都有廣泛應(yīng)用，如圖2-3所示。2.2羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的控制功能和主要性能特點(diǎn)2．主要性能特點(diǎn)（1）Logix處理器的功能強(qiáng)大。（2）創(chuàng)新的機(jī)架和背板采用最大可用性設(shè)計(jì)，使用生產(chǎn)者/消費(fèi)者（Producer/Consumer）技術(shù)的無(wú)源多主數(shù)據(jù)總線。（3）支持ControlNet、DeviceNet等標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，兼容Hart過程儀表總線協(xié)議，同時(shí)提供與各類第三方控制系統(tǒng)的廣泛接口。（4）支持開放的100MbpsEtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)，控制系統(tǒng)和上位機(jī)可以組成多服務(wù)器/多客戶端模式的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。（5）在EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet各層網(wǎng)絡(luò)中采用統(tǒng)一的CIP協(xié)議，該協(xié)議可以區(qū)別對(duì)待實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)監(jiān)視/組態(tài)數(shù)據(jù)，保證了工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性和確定性。（6）用戶通過軟件刷新，即可實(shí)現(xiàn)包括處理器在內(nèi)的各種模塊的升級(jí)。（7）系統(tǒng)的所有模塊，包括I/O模塊均為智能化模塊，均可帶電插拔。2.3羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的主要模塊及功能ControlLogix系列PLC系統(tǒng)的主要部件如表2-1所示。2.3羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的主要模塊及功能ControlLogixPLC系統(tǒng)的實(shí)物如圖2-4所示。2.4系統(tǒng)的I/O架構(gòu)1．單處理器本地I/O架構(gòu)一個(gè)最小的單處理器本地ControlLogixPLC系統(tǒng)由一個(gè)機(jī)架背板（chassis）、一個(gè)電源、一個(gè)處理器模塊、一個(gè)I/O模塊組成。模塊在機(jī)架背板內(nèi)任意排列，機(jī)架內(nèi)的各模塊通過背板無(wú)源數(shù)據(jù)總線傳遞數(shù)據(jù)，如圖2-5所示。2.4系統(tǒng)的I/O架構(gòu)2．多處理器本地I/O架構(gòu)在同一個(gè)ControlLogix機(jī)架背板內(nèi)安裝多個(gè)處理器，可以使每個(gè)處理器獨(dú)立執(zhí)行各自的控制任務(wù)。但是，在多處理器本地I/O架構(gòu)中要進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，為每一個(gè)I/O指明宿主控制器。多處理器本地I/O架構(gòu)如圖2-6所示。2.4系統(tǒng)的I/O架構(gòu)3．遠(yuǎn)程或分布式I/O架構(gòu)對(duì)于需要I/O遠(yuǎn)程分站，或控制點(diǎn)數(shù)比較分散，實(shí)時(shí)性和經(jīng)濟(jì)性都有比較嚴(yán)格要求的應(yīng)用，ControlLogix系統(tǒng)提供了遠(yuǎn)程或分布式I/O體系結(jié)構(gòu)解決方案。遠(yuǎn)程或分布式I/O架構(gòu)如圖2-7所示。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器1．基本介紹從應(yīng)用上來(lái)說，ControlLogix控制器的硬件主要包括控制器的CPU和內(nèi)存兩大部件，它們的作用分別如下。

CPU：共有兩個(gè)，一個(gè)是邏輯CPU，主要負(fù)責(zé)邏輯控制和數(shù)據(jù)處理；一個(gè)是背板CPU，主要負(fù)責(zé)背板通信。

內(nèi)存：可以分為基本內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存，基本內(nèi)存主要用來(lái)存儲(chǔ)控制器與外部交換的通信數(shù)據(jù)，擴(kuò)展內(nèi)存主要存儲(chǔ)用戶的邏輯程序和內(nèi)部數(shù)據(jù)。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器不同類型控制器的結(jié)構(gòu)是不同的，其CPU執(zhí)行的任務(wù)和內(nèi)存存儲(chǔ)的內(nèi)容不同，它們之間的關(guān)系也不同，如圖2-8所示。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器（1）邏輯CPU邏輯CPU系統(tǒng)高層管理的內(nèi)容主要包括：

操作系統(tǒng)的操作執(zhí)行；

MSG的信息處理；

串口通信；

連接信息的管理。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器（2）背板CPU背板CPU主要負(fù)責(zé)外部數(shù)據(jù)交換的操作，訪問I/O內(nèi)存。背板CPU的優(yōu)先級(jí)別比邏輯CPU更高。當(dāng)背板CPU有新的外來(lái)數(shù)據(jù)要刷新基本內(nèi)存的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)時(shí)，可以中斷邏輯CPU正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信，先刷新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?？刂破鞯膬?nèi)存中總有一部分是用做信息緩沖區(qū)的，存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)連接信息，作為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)信息交換的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)。主要存儲(chǔ)的信息包括：

信息處理過程的進(jìn)出隊(duì)列；

RSLinx數(shù)據(jù)處理的標(biāo)簽組；

在線編輯時(shí)的臨時(shí)存儲(chǔ)；

趨勢(shì)圖的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器2．控制器的型號(hào)分類及主要技術(shù)參數(shù)ControlLogix系列PLC的型號(hào)分類及主要技術(shù)參數(shù)如表2-2所示。

控制器系列號(hào)內(nèi)

存最

大功

耗5V背板電流24V背板電流數(shù)據(jù)和邏輯內(nèi)存I/O內(nèi)存非易失內(nèi)存1756-L55M12750KB208KB無(wú)5.6W1.23A0.014A1756-L55M131.5MB208KB無(wú)5.6W1.23A0.014A1756-L55M143.5MB208KB無(wú)5.7W1.25A0.014A1756-L55M167.5MB，用于數(shù)據(jù)的≤3.5MB208KB無(wú)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-L638MB478KB64MB3.5W1.2A0.014A2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器3．控制器面板ControlLogix系列PLC控制器如圖2-9所示。其前面板上有一些與操作及狀態(tài)顯示有關(guān)的模式選擇開關(guān)和LED（發(fā)光二極管）狀態(tài)/故障顯示燈。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器（1）狀態(tài)指示燈控制器面板上的狀態(tài)指示燈可以直觀地顯示控制器一些重要的狀態(tài)信息，用戶在不使用編程終端的情況下，也能了解控制器的工作情況。（2）鑰匙開關(guān)鑰匙開關(guān)可以選擇控制器的本地工作狀態(tài)，共有3個(gè)選擇擋位。（3）通信串口控制器的通信串口主要用于在編程時(shí)傳輸應(yīng)用程序的。串口的連接方式如圖2-10所示。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器（4）控制器結(jié)構(gòu)ControlLogix控制器的結(jié)構(gòu)如圖2-11所示。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器4．控制器內(nèi)存結(jié)構(gòu)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）由一系列寄存器陣列組成。這種存儲(chǔ)器可以進(jìn)行讀、寫操作。只讀存儲(chǔ)器（ROM）有兩種，一種是不可擦除ROM，這種存儲(chǔ)器只能寫入一次，不能改寫；另一種是可擦除EPROM和EEPROM，這種存儲(chǔ)器擦除后還可以重寫。ControlLogix系列PLC控制器的內(nèi)存主要分為基本內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存，且所有內(nèi)存元件均在電路板上，不需要配置額外的芯片。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器（1）基本內(nèi)存基本內(nèi)存長(zhǎng)度固定，存儲(chǔ)來(lái)自背板、控制器與外部設(shè)備通信的交換數(shù)據(jù)，主要包括：

初始化操作系統(tǒng)用的43KB。

I/O模塊交換數(shù)據(jù)。這是建立I/O模塊時(shí)產(chǎn)生的模塊結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

I/O強(qiáng)制數(shù)據(jù)表。這是建立I/O模塊時(shí)產(chǎn)生的列表。

Produced/Consumed標(biāo)簽交換數(shù)據(jù)。這是建立Produced/Consumed標(biāo)簽產(chǎn)生的。

信息數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這是各種信息交流活動(dòng)極為活躍的動(dòng)態(tài)區(qū)域。（2）擴(kuò)展內(nèi)存擴(kuò)展內(nèi)存是用戶根據(jù)實(shí)際需求，選擇不同容量的內(nèi)存，存儲(chǔ)用戶程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)、RSLinx直接訪問的數(shù)據(jù)等。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器5．控制器的連接容量控制器對(duì)外的數(shù)據(jù)交換統(tǒng)稱為信息的連接，也就是通常所說的PLC可以帶I/O的能力，分為靜態(tài)連接和動(dòng)態(tài)連接兩種。一個(gè)ControlLogix控制器的最大可連接容量為250個(gè)，通常占用連接情況如下：

本地機(jī)架中的I/O模塊，每塊占用1個(gè)連接。

遠(yuǎn)程機(jī)架中非離散量模塊各占用1個(gè)連接。

遠(yuǎn)程機(jī)架非優(yōu)化離散量模塊各占1個(gè)連接。

遠(yuǎn)程同一個(gè)機(jī)架所有的優(yōu)化離散量模塊共占1個(gè)連接。

每塊DH/RIO模塊占用1個(gè)連接。

每塊DNB模塊占用2個(gè)連接。

每個(gè)RIO的適配器占用1個(gè)連接。

每個(gè)Produce占用1個(gè)連接，對(duì)應(yīng)ProduceTag外部每一個(gè)ConsumeTag占用1個(gè)連接。

控制器中的每一個(gè)ConsumeTag占用1個(gè)連接。

每條MSG指令占用1個(gè)連接，可以通過取消MSG指令中的CacheConnection功能來(lái)釋放非執(zhí)行中的MSG連接。2.5ControlLogixPLC系統(tǒng)的控制器6．通信數(shù)據(jù)的同步機(jī)制背板CPU將交換的I/O數(shù)據(jù)和Produced/Consumed標(biāo)簽放在基本內(nèi)存區(qū)域。邏輯CPU在執(zhí)行程序使用到I/O地址時(shí)，也會(huì)訪問同一內(nèi)存區(qū)。邏輯CPU和背板CPU是相互獨(dú)立工作的，背板CPU的優(yōu)先級(jí)高于邏輯CPU。背板CPU可以中斷正在訪問基本內(nèi)存區(qū)域的邏輯CPU，以刷新數(shù)據(jù)，如圖2-12所示。2.6ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊1．基本介紹ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊主要有兩種作用：一是向底板提供直流電源，為CPU、I/O模塊、通信模塊和專用功能模塊等提供電源；二是保護(hù)系統(tǒng)免受噪聲雜波和額定電壓擺動(dòng)影響。電源模塊可以分為標(biāo)準(zhǔn)電源模塊和冗余電源模塊。（1）標(biāo)準(zhǔn)電源模塊標(biāo)準(zhǔn)電源模塊主要包括1756-PA72、1756-PB72、1756-PA75、1756-PB75、1756-PC75、1756-PH75。標(biāo)準(zhǔn)電源模塊直接安裝在機(jī)架左端。2.6ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-3所示。2.6ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊（2）冗余電源模塊冗余電源模塊主要包括1756-PA75R和1756-PB75R。其主要技術(shù)參數(shù)如表2-4所示。2.6ControlLogixPLC系統(tǒng)的電源模塊2．電源負(fù)載與變壓器負(fù)載間的線性關(guān)系這里以標(biāo)準(zhǔn)電源模塊為例，說明電源負(fù)載與變壓器負(fù)載之間的線性關(guān)系，如圖2-13所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊1．?dāng)?shù)字量輸入/輸出模塊原理（1）數(shù)字量輸入模塊原理PLC的輸入電路按外接電源的類型分為直流輸入電路和交流輸入電路；按PLC輸入模塊公共端（COM端）電流的流向分為源輸入電路和漏輸入電路；按光耦發(fā)光二極管公共端的連接方式分為共陽(yáng)極和共陰極輸入電路；按接線方式分為匯點(diǎn)式、分組式和分隔式。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊匯點(diǎn)式的各I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，各輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)共用一個(gè)電源；分組式的I/O電路分為若干組，每個(gè)組的I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，各組之間的電路是分開的，可以分別使用不同的電源；分隔式的各I/O電路之間都是相互隔離的，每一個(gè)I/O均可以使用單獨(dú)的電源，如圖2-14所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊直流輸入模塊的內(nèi)部電路如圖2-15所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊交流輸入模塊的內(nèi)部電路如圖2-16所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊（2）數(shù)字量輸出模塊原理同樣，數(shù)字量輸出模塊也有兩種基本的信號(hào)類型：直流信號(hào)輸出和交流信號(hào)輸出。直流輸出模塊的內(nèi)部電路如圖2-17所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊交流輸出模塊的內(nèi)部電路如圖2-18所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊（3）外接開關(guān)量信號(hào)和PLC輸入電路的連接NPN和PNP輸出電路的形式分別如圖2-19和圖2-20所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊NPN集電極開路輸出為0V，當(dāng)輸出OUT端和PLC輸入端相連時(shí)，電流從PLC的輸入端流出，從PLC的公共端流入，為PLC的漏型電路形式。即NPN集電極開路輸出只能接漏型或混合式輸入電路形式的PLC，連接圖如圖2-21所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊PNP集電極開路輸出為+V高電平，當(dāng)輸出OUT端和PLC輸入端相連時(shí)，電流從PLC的輸入端流入，從PLC的公共端流出，此為PLC的源型電路的形式。即PNP集電極開路輸出只能接源型或混合型輸入電路形式的PLC，連接圖如圖2-22所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊每個(gè)安裝在機(jī)架上的ControlLogixI/O模塊，都需要有可拆卸接線端子塊（RTB）或者一個(gè)1492接口模塊（IFM），以便連接從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的線?？刹鹦督泳€端子塊如圖2-23所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊2．直流輸入模塊直流輸入模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-5所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊這里以直流輸入模塊1756-IB16D（見圖2-24）為例，作簡(jiǎn)單介紹。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊3．直流輸出模塊直流輸出模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-6所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊這里以直流輸出模塊1756-OB16D（見圖2-25）為例，作簡(jiǎn)單介紹。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊4．交流輸入模塊交流輸入模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-7所示。模塊號(hào)1756-IA8D1756-IA161756-IA16I1756-IA321756-IM16I1756-IN16輸入點(diǎn)數(shù)8診斷1616單獨(dú)隔離3216單獨(dú)隔離16電壓類型AC120VAC120VAC120VAC120VAC240VAC24V工作電壓AC79～132VAC74～132VAC79～132VAC74～132VAC156～265VAC10～30V由ON到OFF的輸入延遲時(shí)間9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms9/18ms最小導(dǎo)通狀態(tài)輸入電流AC79V時(shí)5mAAC74V時(shí)5mAAC79V時(shí)5mAAC74V時(shí)5mAAC159V時(shí)5mAAC10V時(shí)5mA最大導(dǎo)通狀態(tài)電流AC132V時(shí)16mAAC132V時(shí)13mAAC132V時(shí)16mAAC132V時(shí)10mAAC265V時(shí)13mAAC30V時(shí)1.2mA最大斷開狀態(tài)電流2.5mA2.5mA2.5mA2.5mA2.5mA2.75mA5V背板負(fù)載電流（mA）10010512516510010024V背板負(fù)載電流（mA）323232最大功耗（60℃）4.5W5.8W4.9W6.1W5.8W5.1W2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊以交流輸入模塊1756-IA16為例，作簡(jiǎn)單介紹。該模塊的輸入電壓為AC120V，總的輸入點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，分為2組，每組8點(diǎn)，如圖2-26所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊5．交流輸出模塊交流輸出模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-8所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊以交流輸出模塊1756-OA8為例，作簡(jiǎn)單介紹。該模塊總的輸出點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，分為兩組，每組4點(diǎn)，如圖2-27所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊6．?dāng)?shù)字量觸點(diǎn)輸出模塊數(shù)字量觸點(diǎn)輸出模塊的主要技術(shù)參數(shù)如表2-9所示。2.7數(shù)字量輸入/輸出模塊數(shù)字量輸出模塊實(shí)物如圖2-28所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊1．模擬量輸入/輸出模塊原理（1）分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器所能分辨模擬輸入信號(hào)的最小變化量，它用轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來(lái)表示。模擬量輸入/輸出模塊的分辨率一般有8位和12位兩種。（2）轉(zhuǎn)換速率是指能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。（3）模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。（4）采樣時(shí)間也叫做循環(huán)時(shí)間，是指同一通道兩次轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間。2.8模擬量輸入/輸出模塊與單片機(jī)不同，PLC模擬量輸入模塊的A/D轉(zhuǎn)換過程一般是周期性自動(dòng)進(jìn)行的，不需要用戶程序去啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換過程，用戶程序只需要直接讀取當(dāng)前最新的轉(zhuǎn)換結(jié)果即可。關(guān)閉未用的通道可減小模塊總的A/D轉(zhuǎn)換周期。A/D轉(zhuǎn)換模塊示意圖如圖2-29所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸入模塊主要實(shí)現(xiàn)將模擬量輸入信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字量的功能。以12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)為例來(lái)說明模擬量輸入信號(hào)與A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，如圖2-30所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸出模塊，是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，即D/A轉(zhuǎn)換模塊。數(shù)字量的位數(shù)和轉(zhuǎn)換速率是D/A轉(zhuǎn)換模塊的重要指標(biāo)，如圖2-31所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊模擬量信號(hào)的輸入過程如下。當(dāng)PLC用戶程序運(yùn)行并執(zhí)行模擬量輸入指令時(shí)，根據(jù)指令所指定的輸入通道，經(jīng)過控制與譯碼電路，選中一路輸入信號(hào)。被選中的這一路輸入信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理電路轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電平信號(hào)，再通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量信號(hào)的輸出過程如下。當(dāng)運(yùn)行PLC用戶程序的模擬量輸出指令時(shí)，根據(jù)指令所指定的存儲(chǔ)輸出數(shù)據(jù)的地址，將其中的數(shù)據(jù)取出送到模塊內(nèi)部的緩沖器中。進(jìn)入緩沖器的數(shù)據(jù)按照控制信號(hào)的要求傳送到中間寄存器。中間寄存器中的二進(jìn)制數(shù)經(jīng)光電隔離后，進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2.8模擬量輸入/輸出模塊模擬量處理過程如圖2-32所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊2．模擬量輸入/輸出模塊ControlLogixPLC的模擬量輸入/輸出模塊和數(shù)字量輸入/輸出模塊一樣，也包括很多種類和規(guī)格，在實(shí)際使用時(shí)可分為單端型和差動(dòng)型兩種接線方法，其主要技術(shù)參數(shù)如表2-10所示。2.8模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸入/輸出模塊實(shí)物如圖2-33所示。2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式1．?dāng)?shù)字量輸入模塊工作模式（1）數(shù)字量輸入模塊安裝在本地機(jī)架預(yù)定性數(shù)據(jù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包傳遞間隔時(shí)間RPI（RequestedPacketInterval）指定了模塊廣播數(shù)據(jù)的速率。當(dāng)一個(gè)指定的RPI時(shí)間幀過后，模塊開始廣播數(shù)據(jù)，也稱為周期數(shù)據(jù)交換。（2）數(shù)字量輸入模塊安裝在遠(yuǎn)程機(jī)架RPI和COS的值用于確定模塊何時(shí)在自身機(jī)架內(nèi)廣播數(shù)據(jù)，但只有RPI值可以決定主控制器何時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。當(dāng)在遠(yuǎn)程框架上為一個(gè)輸入模塊指定RPI值時(shí)，除了通知模塊廣播自身機(jī)架內(nèi)的數(shù)據(jù)之外，RPI還在控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流中設(shè)置“遠(yuǎn)程片段”（spot）。2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式2．?dāng)?shù)字量輸出模塊工作模式（1）數(shù)字量輸出模塊安裝在本地機(jī)架如果數(shù)字量輸出模塊與主模塊控制器位于同一機(jī)架上，當(dāng)主控制器發(fā)出數(shù)據(jù)后，模塊幾乎同時(shí)接收到該數(shù)據(jù)。每個(gè)任務(wù)中的所有程序掃描結(jié)束后，發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）數(shù)字量輸出模塊安裝在遠(yuǎn)程機(jī)架如果數(shù)字量輸出模塊與主控制器不在同一個(gè)框架上，例如，通過ControlNet或EtherNet/IP連接的遠(yuǎn)程框架，主控制器將按照RPI速率向輸出模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式3．模擬量輸入模塊工作模式（1）模擬量輸入模塊安裝在本地機(jī)架實(shí)時(shí)采樣速率RTS（RealTimeSamplingRate）值確定模塊何時(shí)掃描其通道，更新輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)并廣播數(shù)據(jù)。預(yù)定性數(shù)據(jù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包傳遞間隔時(shí)間RPI（RequestedPacketInterval）指定了模塊何時(shí)廣播輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的當(dāng)前數(shù)據(jù)，而不掃描更新通道。（2）模擬量輸入模塊安裝在遠(yuǎn)程機(jī)架RTS和RPI值用于確定模塊何時(shí)在自身機(jī)架內(nèi)廣播數(shù)據(jù)，但只有RPI值可以決定主控制器什么時(shí)候接收網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式4．模擬量輸出模塊工作模式（1）模擬量輸出模塊安裝在本地機(jī)架RPI值指定了主控制器何時(shí)向模塊廣播輸出數(shù)據(jù)。如果模塊與主模塊控制器位于同一機(jī)架上，當(dāng)主控制器發(fā)出數(shù)據(jù)后，模塊幾乎同時(shí)接收到該數(shù)據(jù)。（2）模擬量輸出模塊安裝在遠(yuǎn)程機(jī)架如果輸出模塊與主控制器不在同一個(gè)框架上，例如，通過ControlNet或EtherNet/IP連接的遠(yuǎn)程框架，主控制器可以按照RPI速率向輸出模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。2.9ControlLogix系統(tǒng)的I/O模塊工作模式5．?dāng)?shù)據(jù)更新流程圖ControlLogix控制器更新時(shí)間與邏輯執(zhí)行不同步，生產(chǎn)者發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如圖2-34所示。2.10ControlLogix系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊1．工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊在ControlLogixPLC系統(tǒng)中，通信模塊1756-ENBT和1756-EWEB可以連接EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，通信速率為10/100Mbps。每個(gè)通信模塊最多可以支持64個(gè)TCP/IP連接，支持128個(gè)ControlLogix連接的I/O信息數(shù)據(jù)。其最大功耗為3.65W。實(shí)物如圖2-35所示。2.10ControlLogix系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊2．控制網(wǎng)通信模塊ControlNet網(wǎng)絡(luò)是開放的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，可以滿足大控制量的實(shí)時(shí)控制要