电气控制与plc第六章

1、第第 6 章章罗克韦尔罗克韦尔ML与与SLC5系列系列PLC 本章提要本章提要6.1 MicroLogix 系列PLC6.2 SLC5 系列PLC6.1 MicroLogix系列系列PLC 在罗克韦尔自动化公司A-B品牌的PLC系列产品中，MicroLogix和SLC5系列PLC统称为ML/SLC系列。本教材以ML/SLC5系列PLC为重点来介绍PLC的硬件结构、指令系统、编程方法及通信网络。首先介绍MicroLogix系列（简称ML系列）PLC。6.1.1 MicroLogix1000型PLC 6.1.2 MicroLogix1200型PLC 6.1.3 MicroLogix1500型PLC

2、 6.1.4 MicroLogix1100型PLC 6.1.5 MicroLogix系列PLC的性能比较6.1.1 MicroLogix1000型型PLC ML1000型PLC的硬件结构如图6-1所示，它是集微处理器、电源、I/O接口和通信接口于一体的固定式结构。采用单板结构和双面安装技术，减少了元件数量，使其结构更紧凑，可靠性更高，是单机或小型控制系统及网络控制应用的理想选择。 图6-1 ML1000型PLC硬件结构1-输入端 2-直流电源输出端 3-安装孔 4-输入LED显示 5-状态LED显示 6-RS-232通信接口 7-输出LED显示 8-连接电源线 9-接地 10-输出端1. 控制

3、器型号 ML1000型PLC共有14种型号，按其是否带模拟量I/O可以分为两种型号。其中不带模拟量I/O的有11种型号，分为16点和32点两种规格，输入有交流120V和直流24V两种，输出有继电器、晶体管和晶闸管三种类型，共5种电气配置。带模拟量I/O的控制器有三种型号。图6-2 ML1000型PLC型号含义2. 输入/输出 ML1000型PLC都有多个输入与输出公共端，其中继电器输出类型有5个公共端，晶体管输出有3个公共端，每台PLC至少有2个隔离继电器，允许同一个控制系统连接不同的控制电压，同时其直流输入端即可以接入源流信号，也可以接入汇流信号。ML1000型PLC的04号输入端可以配置为

4、计数频率达6.6kHz的高频输入端。 3. 指令系统 ML1000型PLC共有65条编程指令，除基本的用于逻辑控制、计时器、计数器控制的类继电器型指令外，还包括算数运算、数据处理、程序转移、高速计数、信息和特殊应用（如顺序器输出、移位、堆栈等）等高级指令。6.1.2 MicroLogix1200型型PLC 图6-3 ML1200型PLC硬件结构 1-端子排 2-扩展I/O总线接口 3-输入指示灯 4-输出指示灯5-RS-232通信接口 6-状态指示灯 7-端子盖和标签 8-微调电位器 9-通信触发按钮 10-存储器/实时时钟接口盖 11-DIN导轨锁扣 MLl000型PLC其有体积小、应用灵活

5、、功能强等特点，但是它最多只有20个输入点和12个输出点，并不可扩展。与MicroLogix1000相比，MicroLogix1200型PLC可以提供更强的计算能力、更灵活的I/O扩展能力，满足大多数应用项目的需要。 ML1200型PLC除了有24点和40点两种基本单元外，还有模拟量和数字量的I/O扩展单元。采用模块化、无机架结构扩展I/O，每台PLC最多可扩展6个模块，控制I/O点数最多达88点，具有很大的灵活性。ML1200型PLC基本单元与扩展I/O模块的输入/输出性能见表6-1（p131）。 ML1200型PLC特点详见p131。 6.1.3 MicroLogix1500型型PLC M

6、L1500型PLC比ML1000型和ML1200型PLC具有更多的高级功能。以往为了实现这些功能，可能需要选用大型的PLC，而现在ML1500型PLC为用户提供了更经济的解决方案。 ML1500型PLC处理器有两种型号：1764-LSP处理器的存储器容量为8KB（可配置为4KB数据文件和4KB程序文件）；1764-LRP处理器的存储器容量为12KB（可配置为8KB数据文件和4KB程序文件），远远大于1KB容量的ML1000型PLC。 ML1500的接线端子排都是可拆卸的，且具有手指保护功能。1. 控制器结构 图6-4 ML1500型PLC的硬件结构 1-可移动端子排 2-扩展I/O总线接口 3

7、-输入LED指示灯 4-输出LED指示灯 5-RS-232通信接口 6-状态指示灯 7-存储器/实时时钟接口盖 8-备用电池 9-电池 10-端子盖和标签 11-数据存取仪 12-模式选择开关和微调电位器2. 控制功能 ML1500型PLC除具有ML1000型PLC的指令系统外，还支持浮点数运算、配方和ASCII指令，另外ML1500还具有内置PID功能；实时时钟功能（选择实时时钟RTC模块）；可选定时中断（STI）功能，允许时间预定触发，而与程序扫描无关；4种事件中断功能，允许任何8路高速输入作为中断源；脉冲触发输入功能，可以捕获非常短暂的脉冲，并在输入扫描过程中保持状态不变。还具有高速计数

8、（HSC）、脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。1）ML1500型PLC有2个20kHz的高速计数器（HSC），在PLC基本单元上每个HSC有4个隔离的专用输入端，HSC0使用03号输入点，HSC1使用47 号输入点。2）1764-28BXB基本控制单元有两个高速输出端子（00：0/2和00：0/3），这两个高速输出端既能用作标准输出，又能配置成为32位的脉冲串输出（PTO）输出或脉宽调制（PWM）输出。3）ML1500处理器引入了两个可调的微调电位器，调节微调电位器可以改变PLC相应的“微调电位器信息（TPI）”寄存器内的数值，这数值可以用作计时器计数器或模拟量的预置值。4）ML1

9、500可以在控制面板上添加数据存取仪模块（DAT），用来直接读取或修改PLC的内存数据。5）ML1500可选存储器模块主要是由E2PROM组成。6.1.4 MicroLogix1100型型PLC ML1100型PLC是ML系列的一个最新产品，它在现有的ML系列PLC功能的基础上，增加了用于工业控制的Ethernet/IP，内置DH-485/ModbusTMRTU网络，通过LCD屏幕为操作人员与控制程序提供交互接口的功能。图6-5 ML1100型PLC结构特点 1) ML1100型PLC具有10路数字信号输入，2路模拟信号输入和6路数字信号输出，能处理各种控制任务。能以嵌入的方式灵活扩展4个17

10、62 I/O模块，为用户提供多达80个数字信号的I/O点。 2) ML1100型PLC具有在线编辑和内置10/100Mbit/s Ethernet/IP点对点信息传递功能。内置LCD屏幕能够显示PLC状态、输入/输出状态和简单的操作员信息，还能够监控和处理位和整形数。提供了数字式斩波电位计功能，可以灵活地在编程、远程和运行三种工作状态下切换。 3) ML1100型PLC尤其适用于SCADA 、RTU等远程监控和对内存需要比较大，对I/O点数的需求有限的应用场合。6.1.5 MicroLogix系列系列PLC性能比较性能比较1共有特性 1）ML系列PLC有两种形式供电电源：DC 24V和AC 8

11、5264V。在交流电源供电系统内还提供内置的传感器用DC 24V/ 200mA电源，因此在根多应用场合不需要再附加外部直流电源。 2）ML系列PLC的所有直流输入端都有可调输入滤波器，用户可以根据需要通过编程器或RS Logix500编程软件为每个输入（或组）设置滤波响应时间。所有的模拟量输入/输出通道都可以任意配制成电压型或电流型。 3）ML系列PLC都有内置8针RS232通信接口，支持DF-1全双工和半双工协议及DH485协议，可以直接和个人计算机或电话调制解调器与远程计算机连接。还可以分别通过l761-NET-AIC+、1761- NET- DNI、1761-NET-EN I网络接口转换

12、模块分别与DH-485网络、DeviceNet网络和EtherNet网络连接。 ML系列各型号PLC的用户程序存储器、I/O能力、附加功能和通信性能比较分别参见表6-3表6-6（ p136137）。 1性能比较6.2 SLC5系列系列PLC 罗克韦尔的SLC5系列PLC是一种模块化框架式结构，它包括处理器模块、离散量模块、模拟量模块、特殊I/O模块、通信模块和相关外围设备。6.2.1 SLC5系列PLC概述 6.2.2 I/O模块 6.2.3 特殊功能模块 6.2.4 通信模块 6.2.5 I/O框架与电源模块6.2.6 独立I/O模块6.2.1 SLC5系列系列PLC概述概述 SLC5系列P

13、LC有6种型号、7种电源规格、4种框架及80余种I/O模块或特殊功能模块，可构成一个应用灵活、功能强大的PLC控制系统。SLC5系列PLC硬件结构分为固定式和模块式两种。1. 基本组成以及结构图6-6 SLC5系列PLC基本组成及结构1. 基本组成以及结构 1）固定式SLC500型PLC集处理器、电源、输入/输出于一体，根据其输入/输出方式（直流、交流及不同电压等级；源流、汇流；继电器、晶闸管和晶体管输出等）和I/O点数（20、30、 40点）的不同共有24种不同型号。 2）SLC5系列模块式PLC由处理器模块、电源模块、I/O模块和框架等组成，所有模块可以根据用户需要进行配置和扩展，从而满足

14、系统所需的I/O点数、存储容量以及通信网络。处理器模块有SLC501、SLC502 、SLC503、SLC504和SLC505共5种型号。 2. 特点 1）SLC501处理器最多可以控制256个本地I/O点，具有1KB或4KB内存容量的模块式处理器，与ML1000型PLC的指令系统大致相同。 2）SLC502处理器最多可以控制多达480个本地I/O点，具有4KB内存容量。与SLC501处理器相比增加了包括PID、通信和可选定时中断在内的19条指令。 3）SLC503处理器最多可以控制多达960个本地I/O点，具有16KB内存容量，比SLC502处理器增加了一个串行通信接口，可以进行DF1、AS

15、CII或DH-485通信。 4）SLC504处理器拥有与SLC503处理器同样的控制性能，但是由内置的DH+网络接口代替了SLC503的专用DH485接口，通信速度要比DH485网络快3倍。 5）SLC505处理器内置10Base-T EtherNet通信接口，支持在以太网上广泛使用TCP/IP和简单网络管理协议（SNMP），给基于标准的分布式PLC系统提供了更加广泛的网络连接。6.2.2 I/ /O模块模块 SLC5系列PLC提供离散量、模拟量和特殊应用模块等共80余种I/O模块，能满足SLC5用户的不同需求，其中本地模块都采用硬件寻址方式，用户程序逻辑可直接存取I/O数据。1. 离散量I/

16、O模块 SLC5系列PLC按输入/输出方式和I/O点数的不同有40余种离散量I/O模块，包括4、8、16和32点开关量I/O模块，可以连接AC、DC信号和TTL电平。输出模块有晶体管输出、晶闸管输出和继电器触点输出三种方式。为了能够合理使用SLC5的每个I/O槽，还提供了2输入/2输出、4输入/4输出和6输入/6输出的混合I/O模块。所有输入模块都采用滤波和光电隔离技术，输出模块都有内置的浪涌保护功能，以提高在工业噪声环境下工作的可靠性。 高性能的离散量模块有： 1）快速响应直流输入模块1746-ITB16和1746-ITV16 。 能够直接接收来自现场的高频信号。其最大导通延时时间是0.3m

17、s，最大关断延时时间是0.5ms。 2）大电流固态继电器输出模块。使SLC5系列PLC可以直接控制负载电流达1A（1746-OAPl2；-OBP16；-OVP16）或2A（1746-OB6EI；-OBP8）的线圈、接触器、电机和电机起动器等设备。 3）带电子保险的输出模块1746-OB6EI、1746-OB16E和1746-OB32E。可以使模块免受短路电流或过载的损坏。 2. 模拟量I/O模块 SLC5系列PLC的模拟量模块有4通道、4通道混合I/O（2路输入/2路输出）模块、高密度的8/16通道输入模块及快速响应模块等。输入模块都采用差分输入，每路通道可单独配置成不同等级的电流或电压输入方

18、式，最高精度的输入分辨率可达16位。具有输入滤波功能，对电气噪声具有很高的防护能力，输出通道的精度达14位，具有精确的控制能力。SLC5系列PLC模拟量I/O模块型号的含义、模拟量输入模块和输出模块技术参数分别参见表6-8表6-10。 具体有： l）1746-NI4、NIO4I、NO4V、NIO4I和NIO4V是4通道模拟量输入、输出和I/O组合模块。其中，1746-FIO4I和FIO4V是两路输入和两路输出的组合，适用于模拟信号快速变化的实时响应系统。 2）1746-NI8/NI16I/NI16V模块是高密度输入模块，非常适用于具有大量模拟量输入信号的过程控制应用。6.2.3 特殊功能模块特

19、殊功能模块SLC5系列PLC有适用于特殊场合以满足不同控制需求的智能模块。1热电阻输入模块（RTD） 热电阻输入模块1746-NRX能与铂、镍、铜和镍铁型等12种不同类型热电阻，以及不同的阻值和温度范围的RTD连接，并可连接如调压器之的电阻性设备。2热电偶/毫伏输入模块 热电偶/毫伏输入模块1746-NTX可接收和存储热电偶或直流毫伏模拟量信号所对应的转换数据，能够接收J、K、T、E、R、S、R和N型热电偶和标准模拟量模块不能监测到的毫伏信号。3料斗温度控制模块 料斗温度控制模块1746-BTM适用于注塑机或挤压机的料斗温度控制。该模块是一个智能I/O模块，具有4个用于温度控制的PID回路。4

20、高速计数模块 高速计数模块1746-HSCEX可以对来自编码器和各种高速输入开关进行双向计数，它除了有4个集电极开路输出端外，还有4个内部输出位，程序可以直接访问这些输出状态位。1764-HSCE是单通道模块，1746-HSCE2为多通道高速计数模块。 5步进控制模块 步进控制模块1746-HSPL是种单轴开环的微型步进控制模块。 6伺服定位模块 运动控制模块1746-HS IMC110是个单轴闭环伺服定位模块。6.2.4 通信模块通信模块罗克韦尔的通信网络概括为三层： 1）信息网 采用传送信息量比较大的以太网来完成信息的管理任务。 2）控制网 通过同级对等通信网络如DH+、DH485、或Co

21、ntrolNet 等将PLC、工控机以及各种操作员界面连接在一起实现信息交换，用于完成对过程控制有较高要求的系统控制。 3）设备网 通过主从网络如DeviceNet现场总线、远程I/O网等将工业现场设备与上层网络连接在一起，实现对现场设备的控制。1. BASIC模块 BASIC模块1746-BAS占用PLC框架的一个槽，内置两个可组态的串行通信接口（RS232/423、RS422和RS485）和一个DH-485通信接口。通过1747-PBASE开发软件或终端仿真软件自己编制控制程序，直接与远程设备如计算机、打印机、调制解调器等第三方设备进行通信。2. 远程I/O（RIO）链路通信模块 RIO网

22、络是一个主从网，网上的通信模块分为RIO扫描器和适配器两种。 1）扫描器模块1747-SN可控制多达16个远程设备。 2）离散量远程I/O扫描器1747-DSN和1791系列块I/O可以组成分散控制系统。 3）在1747-SN模块基础上增加了热备功能的热备扫描器模块1747-BSN。 4）RIO适配器模块1747-ASB。 5）PLC-5的远程I/O适配器1747-DCM。3. 设备网（DeviceNet）扫描器模块 DeviceNet也是一个主从网，可以将各种现场设备直接与PLC连接，从而减少了系统所需的I/O点数和现场接线，设备网络扫描器模块1747-SDN作为主设备占用SLC处理器本地框

23、架的一个槽，提供DeviceNet设备与SLC502及更高系列处理器的通信接口。 4. 控制网（ControlNet）通信模块 1）控制网扫描器模块1747-SCNR占用SLC5系列PLC框架的1个槽，SLC502、503、504和505处理器可以通过它与ControlNet网络连接，并进行预定义的信息传送。 2）控制网适配器模块1747-ACN15和1747-ACNR15既可以提供预定义的数据也可以提供非预定义的数据，通过标准的BNC接口与控制网连接。 3）控制网通信模块1747-KFC15增强了SLC5系列PLC的通信能力，使SLC5处理器（503、504或505）可以与控制网进行非预定数

24、据通信。 6.2.5 I/ /O框架与电源框架与电源模块模块 SLC5系统PLC有4种I/O框架和7种供电电源，用户可以根据需要选择框架、电源、处理器和I/O模块，灵活地进行系统配置，框架和电源模块外形结构如图6-7所示。 图6-7 SLC框架和电源模块 1746-AX系列框架将模块式SLC5系列PLC的处理器、电源和I/O模块组合在一起。SLC5共有4种框架尺寸，1746-A4、A7、A10和A13，即4槽、7槽、10槽和13槽可供选择。此外可以对本地框架进行扩展，最多可以扩展3个本地框架，本地框架之间需要电缆连接，处理器最多能寻址本地框架的30个槽，如果控制系统中有更多I/O需要控制，可以通过远程I/O链路来实现。1框架 SLC5系列PLC的每个框架都需要电源模块为处理器和I/O模块供电，SLC5共有7种电源模块可供选择。交流输入供电电源模块为l746-Pl、P2和P4；直流输入供电电源模块为1746-P3、P5、P6和P7。除DC24V电源模块