模拟量I/O模块操作指南

1.模块量I/O模块基本原理

用来接收和采集由电位器、测速发电机和各种变送器等送来的、连续变化的模拟量输入信号以及向调节阀、调速装置输出模拟量的输出信号。模拟量输入模块将各种满足IEC标准的直流信号（如4～20mA、1～5V、-10～+10V、0～10V）转换成8位、10位、12位或16位的二进制数字信号送给CPU进行处理，模拟量输出模块将CPU的二进制信号转换成满足IEC标准的直流信号，提供给执行机构。

（1）模拟量输入模块

模拟量输入模块的内部结构如图2-40所示，从图中可知，它的每一路输入端子都有电压输入和电流输入两种，用户可以通过拨码开关、跳线来选择输入方式。

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2-41所示。

（2）模拟量输出模块

模拟量输出模块的内部结构如2-42所示。从图中可知，它的每一路输出端子都有电压输出和电流输出两种，用户可以通过拨码开关、跳线选择输出方式。

如图2-43所示，模拟量输出模块主要通过D-A转换器完成二进制数字量转换为模拟量的功能，并最终将模拟量信号输出到端子上，以12位二进制数据为例来说明数字量输入与模拟量输出之间的转换关系。

图2-40 模拟量输入模块结构

图2-41 输入信号与转换数据关系

图2-41 输入信号与转换数据关系

图2-42 模拟量输出模块结构

图2-42 模拟量输出模块结构

图2-43 数字量输入与D-A转换关系

2.ControlLogix的模拟量I/O模块

ControlLogix的模拟量模块支持以下功能：

•板载数据报警；

•工程单位标定；

•实时通道采样；

•IEEE32位浮点或者16位整型数据格式。

在压气站中的模拟量输入输出模块分别采用的是1756-IF8/IF16和1756-OF8模块。这些模块将模拟量信号转化为数字值，作为输入信号，或者将数字值转换为模拟信号作为输出信号，然后控制器将这些信号用于控制目的。

1756-IF8模块是8点非隔离模拟电流/电压输入模块，它可支持三种接线方式：单端接线法，差分接线法和高速模式差分接线法。使用单端接线法时，所有输入设备连在一起共同接地，除共同接地以外，使用单端接线会使模块上的可用通道数达到最大（对于1756-IF8模块为8个通道）。如果使用单独的信号线将更有利或必须使用单独的信号线或者无法进行公共接地，则建议使用差分接线方法；对于需要良好的噪声抗扰的环境，也建议使用差分接线。使用差分接线方式仅允许使用模块的一半通道。如果想使新数据更新的速度最快，则建议使用高速模式，此模式使用差分接线方法，但是仅允许使用模块上四分之一的通道数。当此模块输出范围选择为+/-10.25V时，它的分辨率为320V/位；当输出范围选择0～10.25V时，它的分辨率为160V/位；当它的输出范围选择为0～5.125V时，它的分辨率为80V/位；当它的输出范围选择0～20.5mA时，它的分辨率为0.32A/位。

1756-OF8是8点非隔离模拟电流/电压输出模块。它的输出范围为0～21mA或-10.4～10.4V，当输出为电压型时，它的分辨率为320V/位；当输出为电流型时，它的分辨率为650nA/位。当输出信号为电流型时，此模块具有短路检测功能。模拟量输入输出模块同数字量输入输出模块类似，也具有带点插拔，模块故障报告，完全可通过软件配置等功能。

3.ControlLogix的模拟量I/O模块的接线方法

模拟量信号的输入与输出通过通道来实现。打开RSLogix 5000软件，选择Help→Contents→Wiring Diagrams来查看接线图，1756-IF8的接线图，如图2-44所示。采用的是单端电流型的接线方法，传感器的一端接入输入端，另一端接到RTN一端，并将RTN并联到一块。

1756-IF16的接线图，如图2-45所示。采用的是差分电流型的接线方法，传感器的两端分别接入两个端口，并接入RTN端构成回路。

图2-43 数字量输入与D-A转换关系

2.ControlLogix的模拟量I/O模块

ControlLogix的模拟量模块支持以下功能：

•板载数据报警；

•工程单位标定；

•实时通道采样；

•IEEE32位浮点或者16位整型数据格式。

在压气站中的模拟量输入输出模块分别采用的是1756-IF8/IF16和1756-OF8模块。这些模块将模拟量信号转化为数字值，作为输入信号，或者将数字值转换为模拟信号作为输出信号，然后控制器将这些信号用于控制目的。

1756-IF8模块是8点非隔离模拟电流/电压输入模块，它可支持三种接线方式：单端接线法，差分接线法和高速模式差分接线法。使用单端接线法时，所有输入设备连在一起共同接地，除共同接地以外，使用单端接线会使模块上的可用通道数达到最大（对于1756-IF8模块为8个通道）。如果使用单独的信号线将更有利或必须使用单独的信号线或者无法进行公共接地，则建议使用差分接线方法；对于需要良好的噪声抗扰的环境，也建议使用差分接线。使用差分接线方式仅允许使用模块的一半通道。如果想使新数据更新的速度最快，则建议使用高速模式，此模式使用差分接线方法，但是仅允许使用模块上四分之一的通道数。当此模块输出范围选择为+/-10.25V时，它的分辨率为320V/位；当输出范围选择0～10.25V时，它的分辨率为160V/位；当它的输出范围选择为0～5.125V时，它的分辨率为80V/位；当它的输出范围选择0～20.5mA时，它的分辨率为0.32A/位。

1756-OF8是8点非隔离模拟电流/电压输出模块。它的输出范围为0～21mA或-10.4～10.4V，当输出为电压型时，它的分辨率为320V/位；当输出为电流型时，它的分辨率为650nA/位。当输出信号为电流型时，此模块具有短路检测功能。模拟量输入输出模块同数字量输入输出模块类似，也具有带点插拔，模块故障报告，完全可通过软件配置等功能。

3.ControlLogix的模拟量I/O模块的接线方法

模拟量信号的输入与输出通过通道来实现。打开RSLogix 5000软件，选择Help→Contents→Wiring Diagrams来查看接线图，1756-IF8的接线图，如图2-44所示。采用的是单端电流型的接线方法，传感器的一端接入输入端，另一端接到RTN一端，并将RTN并联到一块。

1756-IF16的接线图，如图2-45所示。采用的是差分电流型的接线方法，传感器的两端分别接入两个端口，并接入RTN端构成回路。

图2-44 1756-IF8模块的接线

图2-44 1756-IF8模块的接线

图2-45 1756-IF16模块的接线

1756-OF8的电流型接线图，如图2-46所示。输出分别接入IOUT端和RTN端。

图2-45 1756-IF16模块的接线

1756-OF8的电流型接线图，如图2-46所示。输出分别接入IOUT端和RTN端。

图2-46 1756-OF8模块的接线

4.Flex I/O的模拟量I/O模块的接线方法

1794-IE8模块的接线如图2-47所示。有8个模拟量输入通道，以0通道电流型输入为例，A-0接电流型输入，B-17接DC-24V，C-34接DC+24V。

图2-46 1756-OF8模块的接线

4.Flex I/O的模拟量I/O模块的接线方法

1794-IE8模块的接线如图2-47所示。有8个模拟量输入通道，以0通道电流型输入为例，A-0接电流型输入，B-17接DC-24V，C-34接DC+24V。

图2-47 1794-IE8模块的接线

1794-OE4的模块接线方法取决于所选用的接线端子的型号，当选择1794-TB3（S）端子时，接线如图2-48所示，当选择1794-TBM端子时，接线如图2-49所示。

图2-47 1794-IE8模块的接线

1794-OE4的模块接线方法取决于所选用的接线端子的型号，当选择1794-TB3（S）端子时，接线如图2-48所示，当选择1794-TBM端子时，接线如图2-49所示。

图2-48 1794-OE4接线图（一）

图2-48 1794-OE4接线图（一）

图2-49 1794-OE4接线图（一）

5.ControlLogix的模拟量输入模块的组态方法

添加模拟了模块的方法与数字量类似，这里就不再赘述了。本地模拟量输入模块与控制器建立起通信后，将占用控制器1个连接，这个直接连接的数据交换，包含控制器对模块下传的组态信息，读回的状态信息和通道的数据信息。

（1）模块通信模式

在I/O Configuration下，双击已建立的模块1756-IF8，如图2-50所示。

图2-49 1794-OE4接线图（一）

5.ControlLogix的模拟量输入模块的组态方法

添加模拟了模块的方法与数字量类似，这里就不再赘述了。本地模拟量输入模块与控制器建立起通信后，将占用控制器1个连接，这个直接连接的数据交换，包含控制器对模块下传的组态信息，读回的状态信息和通道的数据信息。

（1）模块通信模式

在I/O Configuration下，双击已建立的模块1756-IF8，如图2-50所示。

图2-50 1756-IF8模块通信界面

说明：

Slot：槽号指定了模块的物理位置，控制器与模块连接寻址路径的终点，这是控制器与模块建立逻辑关系的关联点。

Comm Format：决定模块与控制器的从属关系。数字量输入模块的通信模式可以被多个拥有者选定全诊断数据输入模式，即数字量输入模块可以有多个拥有者，但它们的组态参数必须一致。

（2）模块的连接

进入模块连接界面，如图2-51所示。

图2-50 1756-IF8模块通信界面

说明：

Slot：槽号指定了模块的物理位置，控制器与模块连接寻址路径的终点，这是控制器与模块建立逻辑关系的关联点。

Comm Format：决定模块与控制器的从属关系。数字量输入模块的通信模式可以被多个拥有者选定全诊断数据输入模式，即数字量输入模块可以有多个拥有者，但它们的组态参数必须一致。

（2）模块的连接

进入模块连接界面，如图2-51所示。

图2-51 1756-IF8模块通信界面

说明：

RPI：请求发送中断时间，定义模块与控制器交换信息的时间间隔，在本地机架中，最短可定义为18ms，最长可定义为750ms。注意，它要大于等于模块的模拟量通道采样时间RTS，其余同数字量模块。

（3）模块的配置

进入模块的配置界面，如图2-52所示。

图2-51 1756-IF8模块通信界面

说明：

RPI：请求发送中断时间，定义模块与控制器交换信息的时间间隔，在本地机架中，最短可定义为18ms，最长可定义为750ms。注意，它要大于等于模块的模拟量通道采样时间RTS，其余同数字量模块。

（3）模块的配置

进入模块的配置界面，如图2-52所示。

图2-52 1756-IF8模块配置界面

说明：

分别对应0～7共8个通道进行配置。

Scaling：通道标定，包括确定信号范围对应的数据范围。

—High Signal：输入的最大信号（V/ma）。

—Low Signal：输入的最小信号（V/ma）。

—High Engineering：模-数转换后的数字工程标定最大值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

—Low Engineering：模-数转换后的数字工程标定最小值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

RTS：模拟信号的采样时间，一个模块只有一个A-D转换器，所以只有一个采样时间，不可各通道各自选择。

Input Range：输入类型（电流/电压）和范围的选择，对应模块外接的标准传感器信号。

Notch Filter：模-数转换的内置特性，它的作用是削弱选定频率的信号，一般情况用于抑制交流信号的噪声干扰。中国的交流信号为50Hz，所以通常选择50Hz。

Digital Filter：选择毫秒为单位的滤波常数，通过运算对模-数转换的数字结果进行数字滤波，数字越大，滤波效果越好，信号延时越厉害，信号的滤波效果是以信号延时为代价的。数值为0（默认值），则信号不进行滤波。

（4）模块报警组态

进入模块报警配置界面，如图2-53所示。

说明：

Process Alarms：过程报警。

—High High：报警高高值，通道数据从低到达此值时，数据文件中相应通道高高报警位置位。

—High：报警高值，通道数据从低到达此值时，数据文件中相应通道高报警位置位。

图2-52 1756-IF8模块配置界面

说明：

分别对应0～7共8个通道进行配置。(www.xing528.com)

Scaling：通道标定，包括确定信号范围对应的数据范围。

—High Signal：输入的最大信号（V/ma）。

—Low Signal：输入的最小信号（V/ma）。

—High Engineering：模-数转换后的数字工程标定最大值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

—Low Engineering：模-数转换后的数字工程标定最小值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

RTS：模拟信号的采样时间，一个模块只有一个A-D转换器，所以只有一个采样时间，不可各通道各自选择。

Input Range：输入类型（电流/电压）和范围的选择，对应模块外接的标准传感器信号。

Notch Filter：模-数转换的内置特性，它的作用是削弱选定频率的信号，一般情况用于抑制交流信号的噪声干扰。中国的交流信号为50Hz，所以通常选择50Hz。

Digital Filter：选择毫秒为单位的滤波常数，通过运算对模-数转换的数字结果进行数字滤波，数字越大，滤波效果越好，信号延时越厉害，信号的滤波效果是以信号延时为代价的。数值为0（默认值），则信号不进行滤波。

（4）模块报警组态

进入模块报警配置界面，如图2-53所示。

说明：

Process Alarms：过程报警。

—High High：报警高高值，通道数据从低到达此值时，数据文件中相应通道高高报警位置位。

—High：报警高值，通道数据从低到达此值时，数据文件中相应通道高报警位置位。

图2-53 1756-IF8模块报警配置界面

—Low：报警低值，通道数据从高到达此值时，数据文件中相应通道低报警位置位。

—Low Low：报警低低值，通道数据从高到达此值时，数据文件中相应通道低低报警位置位。

Disable All Alarm：选择此项，免除报警。

Latch Processs Alarm：过程报警锁存，此项选择时，即使数据已经脱离报警区域，相应报警仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Latch Rate Alarm：变化率锁存，此项选择时，即使数据已经脱离报警区域，仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Deadband：死区范围设定。

Rate Alarm：设置引起报警的信号变化率，以此报告非正常变化信号。

6.ControlLogix的模拟量输出模块的组态方法

模拟量输出模块的组态方法与模拟量输入类似，以1756-OF8为例，相同之处就不再赘述。

（1）模块的组态

进入模块组态界面，如图2-54所示。

图2-53 1756-IF8模块报警配置界面

—Low：报警低值，通道数据从高到达此值时，数据文件中相应通道低报警位置位。

—Low Low：报警低低值，通道数据从高到达此值时，数据文件中相应通道低低报警位置位。

Disable All Alarm：选择此项，免除报警。

Latch Processs Alarm：过程报警锁存，此项选择时，即使数据已经脱离报警区域，相应报警仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Latch Rate Alarm：变化率锁存，此项选择时，即使数据已经脱离报警区域，仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Deadband：死区范围设定。

Rate Alarm：设置引起报警的信号变化率，以此报告非正常变化信号。

6.ControlLogix的模拟量输出模块的组态方法

模拟量输出模块的组态方法与模拟量输入类似，以1756-OF8为例，相同之处就不再赘述。

（1）模块的组态

进入模块组态界面，如图2-54所示。

图2-54 1756-OF8模块配置界面

说明：

分别对应0～7共8个通道进行配置。

Scaling：通道标定，包括确定信号范围对应的数据范围。

—High Signal：输出的最大信号（V/ma）。

—Low Signal：输出的最小信号（V/ma）。

—High Engineering：模-数转换后的数字工程标定最大值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

—Low Engineering：模-数转换后的数字工程标定最小值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

Input Range：输出类型（电流/电压）和范围的选择。

Sensor Offset：为校准偏移设置一个合适的偏移量。

Hold for Initialization：此项选择，当输出量在保持量全标定0.1%之内时，输出信号保持不变。此项用于提供初始化值，在PID指令中启动平滑过渡将与之有关。

（2）模块输出状态配置

进入模块输出状态界面，如图2-55所示。

图2-54 1756-OF8模块配置界面

说明：

分别对应0～7共8个通道进行配置。

Scaling：通道标定，包括确定信号范围对应的数据范围。

—High Signal：输出的最大信号（V/ma）。

—Low Signal：输出的最小信号（V/ma）。

—High Engineering：模-数转换后的数字工程标定最大值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

—Low Engineering：模-数转换后的数字工程标定最小值，与建立模块时选择的通信数据类型有关。

Input Range：输出类型（电流/电压）和范围的选择。

Sensor Offset：为校准偏移设置一个合适的偏移量。

Hold for Initialization：此项选择，当输出量在保持量全标定0.1%之内时，输出信号保持不变。此项用于提供初始化值，在PID指令中启动平滑过渡将与之有关。

（2）模块输出状态配置

进入模块输出状态界面，如图2-55所示。

图2-55 1756-OF8模块输出状态界面

说明：分别对0～7共8个通道进行配置

Output State in Program Mode：对每一个通道定义，当控制器转入编程状态时，模块输出回路的输出量，当控制器发生可恢复故障按此输出，有两种选择：

—保持在最后状态。

—用户自已定义，用户必须在右边的方框中输入一个在最高限量和最低限量之间的值，可选择“Ramp to User Defined Value”（Ramp也需要被定义）。

Output State in Fault Mode：对每一个通道定义，当模块与控制器发生通信故障时，模块输出回路的输出量，当控制器发生不可恢复故障按此输出，有两种选择：

—保持在最后状态。

—用户自已定义，用户必须在右边的方框中输入一个在最高限量和最低限量之间的值，可选择“Ramp to User Defined Value”（Ramp也需要被定义）。

Communications Failure：此项选定，当控制器处于编程状态时，发生了通信故障，按两种情况的哪一种定义输出。

由于模拟量输出模块的输出信号，大多最终用来控制机械设备，信号的突变有可能会损坏机械设备，所以在控制器停止运行时，设定的输出信号应该是可以保证机械设备安全的输出值。

（3）模块的限幅

进入模块限幅界面，如图2-56所示。

图2-55 1756-OF8模块输出状态界面

说明：分别对0～7共8个通道进行配置

Output State in Program Mode：对每一个通道定义，当控制器转入编程状态时，模块输出回路的输出量，当控制器发生可恢复故障按此输出，有两种选择：

—保持在最后状态。

—用户自已定义，用户必须在右边的方框中输入一个在最高限量和最低限量之间的值，可选择“Ramp to User Defined Value”（Ramp也需要被定义）。

Output State in Fault Mode：对每一个通道定义，当模块与控制器发生通信故障时，模块输出回路的输出量，当控制器发生不可恢复故障按此输出，有两种选择：

—保持在最后状态。

—用户自已定义，用户必须在右边的方框中输入一个在最高限量和最低限量之间的值，可选择“Ramp to User Defined Value”（Ramp也需要被定义）。

Communications Failure：此项选定，当控制器处于编程状态时，发生了通信故障，按两种情况的哪一种定义输出。

由于模拟量输出模块的输出信号，大多最终用来控制机械设备，信号的突变有可能会损坏机械设备，所以在控制器停止运行时，设定的输出信号应该是可以保证机械设备安全的输出值。

（3）模块的限幅

进入模块限幅界面，如图2-56所示。

图2-56 1756-OF8模块限幅界面

说明：

Limits：输出限位，输入高限幅和低限幅的工程标定量值，限定输出信号的幅值，用以防止积分饱和。

Ramp in Run Mode：输出的最大变化率限量，限定输出信号的变化率，用以防止输出信号突变而引起的机械设备损伤。

Disable All Alarm：选择此项，免除报警。

Latch Limit Alarm：此项选择时，本通道限幅报警被锁存，即使输出量已经脱离限幅值，相应报警仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Latch Rate Alarm：选择此项时，本通道变化率限量报警被锁存，即使变化率已经脱离报警限量，仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

7.Flex I/O的模拟量输入输出模块的组态方法

图2-56 1756-OF8模块限幅界面

说明：

Limits：输出限位，输入高限幅和低限幅的工程标定量值，限定输出信号的幅值，用以防止积分饱和。

Ramp in Run Mode：输出的最大变化率限量，限定输出信号的变化率，用以防止输出信号突变而引起的机械设备损伤。

Disable All Alarm：选择此项，免除报警。

Latch Limit Alarm：此项选择时，本通道限幅报警被锁存，即使输出量已经脱离限幅值，相应报警仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

Latch Rate Alarm：选择此项时，本通道变化率限量报警被锁存，即使变化率已经脱离报警限量，仍须单击“Unlatch”才能解除报警，数据文件中的报警位亦被复位。

7.Flex I/O的模拟量输入输出模块的组态方法

图2-57 1794-IE8模块配置界面

双击已经建立好的1794-IE8模块，弹出其属性对话框，弹出该模块的属性选项卡，对于General选项卡，与Flex I/O数字量模块类似，这里就不再进行介绍了，单击Configuration选项卡，如图2-57所示。可以在该选项卡处分通道配置输入的类型。1794-OE4的模块配置方法与1794-IE8类似，这里就不过多地进行介绍了。

图2-57 1794-IE8模块配置界面

双击已经建立好的1794-IE8模块，弹出其属性对话框，弹出该模块的属性选项卡，对于General选项卡，与Flex I/O数字量模块类似，这里就不再进行介绍了，单击Configuration选项卡，如图2-57所示。可以在该选项卡处分通道配置输入的类型。1794-OE4的模块配置方法与1794-IE8类似，这里就不过多地进行介绍了。