RX3i AD与DA模块使用说明及举例完整打印版概述.docx
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RX3iAD与DA模块使用说明及举例完整打印版概述
南阳理工学院
可编程控制器GE（期末作业）
题目：
RX3iA/D与D/A模块使用说明及举例
班级：
129711
成员：
梁传龙1209615043
成员：
赵真1209615041
姓名：
张宝林1209615039
成员：
袁婷婷1209615044
完成日期2015年4月
RX3iA/D与D/A模块使用及举例说明
1、研究A/D与D/A模块使用的意义
A/D和D/A接口在工业控制应用中普遍存在,这就促使了基于各种接口的A/D,D/A模块的诞生。
GE公司PACSystemsRX3i控制器的A/D与D/A模块就是一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的 电路--模数和数模 转换器。
随着 数字技术，特别是 信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字 计算机技术。
由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些 模拟信号转换成 数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。
这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的 电路--模数和数模 转换器。
将模拟信号转换成数字信号的电路，称为 模数转换器（简称 A/D转换器或 ADC,AnalogtoDigitalConverter），也就是PACSystemsRX3i控制器的A/D模块；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A转换器或DAC,DigitaltoAnalogConverter），PACSystemsRX3i控制器的D/A模块。
A/D与D/A模块已成为PACSystemsRX3i控制器中不可缺少的接口电路。
为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。
转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。
随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。
2、本文的主要工作
本文以“南京康尼科技实业有限公司”的高级过程控制实训装置为对象，研究RX3iA/D与D/A模块使用及举例说明。
以GE公司的PACSystemsRX3i作为控制器，利用计算机、网线、过程控制实训装置，在上位机的PME软件上编写梯形图逻辑控制程序实现A/D与D/A模块的使用。
本文的主要内容如下：
vPACSystemsRX3i控制器
vRX3i的整体性能
vPACSystemsRX3i硬件模块配置
vPACSystemsRX3iD/A模块介绍
vPACSystemsRX3iA/D模块介绍
vPACSystemsRX3iA/D与D/A模块之间的联系
vPAC与PC的通讯
vRX3iA/D与D/A模块使用及举例说明
3、PACSystemsRX3i控制器
20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置。
为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司公开向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：
（1） 编程方便，可现场修改程序
（2） 维修方便，采用插件式结构
（3） 可靠性高于继电器控制装置
（4） 体积小于继电器控制盘
（5） 数据可直接送入管理计算机
（6） 成本可与继电器控制盘竞争
（7） 输入可以是交流150V以上
（8） 输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等
（9） 扩展时原系统改变最小
（10）用户存储器至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要） 十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式，实现大规模生产线的流程控制。
本次设计使用的就是美国通用汽车公司的PACSystemsRX3i控制器。
可编程自动控制器（ProgrammableAutomationController，PAC）是由ARC咨询集团的高级研究员CraigResnick提出的。
PAC包括PLC的主要功能和扩大的控制能力，以及PC-based控制中基于对象的开放数据格式和网络连接等功能。
PACSystemsRX3i系统外形图1
PACSystemsRX3i控制器是创新的可编程自动化控制器，是PACSystems家族中新增加的部件，它是中、高端过程和离散控制应用的新一代控制器。
在形式上，PAC与传统的PLC很相似，但PAC性能更强大，PLC性能的实现主要依赖于专用硬件，应用程序的执行依靠专用硬件芯片实现但这些硬件是非通用性的，PAC设计了一个通用性、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行，这个控制引擎与硬件平台无关，可在不同的平台的PAC系统间移植，具有开放性。
PACSystemsRX3i系统外形如下图图1所示。
一丶RX3I的整体性能
全新的控制器RX3i是PACSystems可编程自动化控制器（PAC）家族的最新成员。
同PACSystems家族的其他成员一样，PACSystemsRX3i拥有一个单一的控制引擎和一个通用的编程环境，它能方便地应用在多种硬件平台上，并且提供真正的集中控制选择。
CPU
高性能的CPU基于具有高速运算和高速数据吞吐的最新处理器。
控制器在多种标准编程语言下能处理高达32K的I/O。
这个强大的CPU依靠300MHz的处理器和10Mbytes的用户内存能轻松地完成各种复杂的应用。
RX3i支持多种IEC语言和C语言，使用户编程更灵活。
RX3i广泛的诊断机制和带电插拔能力增加了机器循环次数，减少了停机时间，用户能存储大量数据，减少外围硬件花费。
RX3i控制器系统体积小、成本低，然而功能强大。
主要特性：
他将一个新的高速的PCI背板与现有90-30系列Smart串行通讯总线相结合，每个槽均可支持新型RX3i及现有的90-30系列输入输出模块，轻松升级原有系统，保护您的投资。
PCI总线的性能是高速串行通讯总线的25倍，更快速的背板通讯速度能够使数据更为有效地在输入/输出与处理器之间传输。
对于新型及传统模块，包括I/O模块、通讯模块、CPU、电源模块，支持热插拔，减少系统停机时间。
RX3i优点
1.英特尔300MHz至1GHzCPU，与RX7i同性能。
2.10MB至64MB可配置用户内存和Flash存储器。
3.工程文件可以存储于CPU上，从而节省调试及故障检查时间（包括Word，Excel，PDF等）。
4.多种编程语言，包括：
梯形图、结构化文本、功能块、过程控制、用户定义的功能块、结构文本及SFC，支持标签符号编程及配置。
5.CPU内置两个串联端口：
一个RS232和一个RS485，支持SNP从站通讯、串行读取/写入以及MODBU从模式通讯（2线和4线）。
6.电源具有限流功能，发生短路时，电源模块会自动关断来避免硬件损坏。
7.大功率40瓦特。
4、PACSystemsRX3i硬件模块配置
PACSystemsRX3i的特点是具有单一的控制引擎和通用的编程环境，应用程序在多种硬件平台上的可移植性，以及真正的各种控制选择的交叉渗透。
在PME（ProficyMachineEdition）的开发软件环境中，它单一的控制引擎和通用的编程环境能整体上提升自动化水平。
（1）电源模块：
本次设计使用的电源模块是IC695PSD040直流24V电源，占用1个插槽，输出容量总共40W，3.3VDC下最大为30W，5VDC下最大为30W，24VDC继电器下最大为40W，无隔离24VDC。
当电源模块发生内部故障时将会有指示，通过电源模块的4个LED灯来指示该模式下的工作状态，含义如下：
POWER灯：
当显示为绿色时，意味着电源模块在给背板供电；当显示为琥珀黄时，意味着电源已加到电源模块上，但是电源模块上的开关是关着的。
P/SFAULT灯：
当显示为红色时，意味着电源模块存在故障并且不能提供足够的电压给背板，当显示琥珀黄时，意味着电源接近或者超过了最高工作温度。
OVERTEMP和OVERLOAD灯：
当显示为琥珀黄时，意味着温度过高和高负载情况。
CPU模块：
本次设计使用的CPU模块是IC695CPU315，占用两个插槽，它有一个300MHz的处理器,支持32k数字输入、32k数字输出、32k模拟输入、32k模拟输出，最大达5MB字节的数据存储。
它还有两个串口端子，即一个RS-482端口。
（3）以太网通信模块：
本次设计使用的以太网通信模块为IC695ETM001模块，用来连接PAC系统RX3i控制器至以太网。
以太网接口模块提供与其他PLC，运行主机通信工具包或编程器软件和运行TCP/IP版本编程软件的计算机的连接。
（4）数字量输入模块：
本次设计使用的数字量输入模块是IC694MDL660，24VDC正/负逻辑输入模块，提供32离散量输入点。
这个模块可以安装在RX3i系统中的任何I/O插槽，它必须使用一个RX3iCPU。
（5）数字量输出模块：
本次设计使用的数字量输出模块是IC694MDL754，可以接12/24V负载，最大输出电流为0.75A，并带有电流输出保护的ESCP，提供两组（每组16个）共32个输出点，每组有一个公用的电源输出端。
这种模块具有正逻辑特性，它向负载提供的源电流来自用户公共端或者来自正电源总线。
输出装置连接在负电源总线和模块端子之间，负载可以是连接电动机的交流接触器、指示器，单用户必须提供现场操作装置的电源。
（6）模拟量输入模块：
本次设计使用的模拟量输入模块是IC695ALG600，占用1个插槽，有8个模拟量输入通道，在GEPAC中占16个字内存地址，例如AI1---AI16，每一个通道分配两个字地址。
每一个通道的数据类型有16位整型和32位浮点型，如果是整型则每个通道占用每个通道的前一个内存地址，如果是浮点型数据则每个通道占用两个内存地址。
模拟量输入模块的模拟量信号有：
电压、电流、热电阻信号等等，每一种输入信号都有不同的输入标准。
此模块还集成了模拟量标度变换功能，可以将采集到的模拟量信号转换成对应的不同的数值输出。
不同的通道可以分别进行不同的标量变换。
（7）模拟量输出模块：
本次设计使用的模拟量输出模块式IC695ALG704，占用1个插槽，由4个模拟量输出通道，在GEPAC中占8个内存地址，例如AQ1---AQ8，每一个通道的地址分配、数据类型与模拟量输入模块相同。
模拟量输出模块可以输出的信号有电压信号、电流信号，输出信号标准可以根据工程需要进行设置。
每一个通道可以单独进行输出信号设置。
注意：
模拟量输出模块需要外接24V直流电源信号，所接端子为18、36端子。
槽位
硬件模块
模块说明
配置截图
Slot0
IC695PSD040
电源模块
Slot1
IC695CPU315
CPU模块，占用两个插槽
Slot2
UsedWithSlot1
Slot3
IC695ETM001
以太网通信模块
Slot4
Slot5
IC694MDL754
数字量输出模块
Slot6
Slot7
IC695ALG600
模拟量输入模块
Slot8
IC695ALG704
模拟量输出模块
Slot9
Slot10
IC694MDL660
数字量输入模块
Slot11
Slot12
GE-PAC硬件配置图表2
5、PACSystemsRX3iD/A模块介绍
模拟量输出模块提供易于使用的、用于控制过程的信号，例如：
流量、温度和压力控制等。
AO模块：
RX3i 模拟量输出，电流/电压，4 个通道
下面以IC695ALG704、IC695ALG708为例说明其基本参数及基本使用方法。
模拟量I/O模块（输出）基本参数如下表3所示：
IC695ALG704
IC695ALG708
产品名称
PACSystemsRX3i模拟量输出，
电流/电压，4个通道
PACSystemsRX3i模拟量输出，
电流/电压，8个通道
模块类型
模拟量输出
模拟量输出
背板支持
仅限通用背板，使用PCI总线
仅限通用背板，使用PCI总线
模块在背板上
占有的槽口数
1
1
诊断
高低报警、爬坡速率控制钳、
过范围、欠范围
高低报警、爬坡速率控制钳、
过范围、欠范围
范围
电流：
0至20mA，4至20mA；
电压：
±10V，0至10V
电流：
0至20mA，4至20mA；
电压：
±10V，0至10V
HART支持
N/A
N/A
通道间隔离
N/A
N/A
通道数
4
8
更新速率
所有的通道均为8ms
所有的通道均为8ms
分辨率
±10V：
15.9位；
0至10V：
14.9位；
0至20mA：
15.9位；
4至20mA：
15.6位
±10V：
15.9位；
0至10V：
14.9位；
0至20mA：
15.9位；
4至20mA：
15.6位
精确度
25°C时精度在全量程的0.15%之内；
60°C时精度在全量程的0.30%之内
25°C时精度在全量程的0.15%之内；
60°C时精度在全量程的0.30%之内
最大输出负载
最大电流—850ohm@Vuser=20V；
最大电压—2Kohm（最小阻抗）
最大电流—850ohm@Vuser=20V；
最大电压—2Kohm（最小阻抗）
输出负载电容
最大电流：
10uH；
最大电压：
1uF
最大电流：
10uH；
最大电压：
1uF
外部电源要求
电压范围：
19.2V至30V
所需电流：
160mA
电压范围：
19.2V至30V
所需电流：
315mA
连接器类型
IC694TBB032或IC694TBS032
C694TBB032或IC694TBS032
使用的内部
电源
375mA@3.3V（internal）
160mA@24V（external）
375mA@3.3V（internal）
315mA@24V（external）
模拟量I/O模块（输出）基本参数表表3
IC695ALG708为8点AO模块，具有16位分辨率，每点均可独立设置为-10v、0~10v、+10v的电压输出通道，也可以独立设置为4~20mA、0~20mA的电流输出通道，输出信号可以选择为16位的整型量或32位的实型量，每点可设置工程单位浮点数输出，并可设置高底限报警及变化速率高低限报警。
◆可选择单端、查分输入模式，可选择8/12/16/40/200/500Hz滤波等。
如右图4为IC695ALG708的外观图，
◆模块上3个指示模块上有“MOUDLEOK”、“FIELDSTATUS”、“TB”。
3个LED指示灯,各灯不同的状态所表明的含义如表5所示。
◆表6为IC695ALG708端子排含义。
◆IC695ALG708在工作中必须在外部为该模块提供240VDC的电源。
◆在决定相关通道是电压输出还是电流输出时，一方面要在软件中对相关通道设置。
在软件中，可单独对每个通道设置成“DisableVoltage”、“DisableCurrent”、“VoltageOut”三种类型，例如在将通道1设置为电流型输出时，可在软件中对通道1的参数设置栏中的“RangeType”设置为“DisableCurrent”，这是从端子号20、21中取出的信号即为电流信号。
◆图7为IC695ALG708的端子排接线示意图。
LED灯
含义
MODULEOK
绿灯常亮：
模块正常并配置成功
绿灯快闪：
模块上电
绿灯慢闪：
模块正常但未配置
绿灯熄灭：
模块有错误或背板未上电
FIELDSTATUS
绿灯常亮：
任何使用的通道无障碍，端子排正常，外部电源正常
琥珀色和TB绿灯：
端子排、通道至少有一个有错误或无外部电源接入
琥珀色和TB红灯：
终端块没有完全分开，外部电源仍在检测中
熄灭和TB红灯：
未检测到外部电源
TB
绿灯：
端子排已安装好
红灯：
端子排未安装或安装不到位
熄灭：
无背板电源
指示灯不同状态含义表表5
端子排
4通道模式含义
8通道模式含义
端子排
4通道模式含义
8通道模式含义
1
Channl2VoltageOut
19
Channl1VoltageOut
2
Channl2CurrentOut
20
Channl1CurrentOut
3
Common（COM）
21
Common（COM）
4
Channl4VoltageOut
22
Channl3VoltageOut
5
Channl4CurrentOut
23
Channl3CurrentOut
6
Common（COM）
24
Common（COM）
7
NoConnection
Channl6VoltageOut
25
NoConnection
Channl5VoltageOut
8
NoConnection
Channl6CurrentOut
26
NoConnection
Channl5CurrentOut
9
Common（COM）
27
Common（COM）
10
NoConnection
Channl8VoltageOut
28
NoConnection
Channl7VoltageOut
11
NoConnection
Channl8CurrentOut
29
NoConnection
Channl7CurrentOut
12
Common（COM）
30
Common（COM）
13
Common（COM）
31
Common（COM）
14
Common（COM）
32
Common（COM）
15
Common（COM）
33
Common（COM）
16
Common（COM）
34
Common（COM）
17
Common（COM）
35
Common（COM）
18
Common（COM）
36
Extermal+PowerSupply（+24VIn）
IC695ALG708端子排含义表6
IC695ALG708的端子排接线示意图图7
IC695ALG704也是模拟量输出模块，由4个模拟量输出通道，在GEPAC中占8个内存地址，例如AQ1---AQ8，每一个通道的地址分配、数据类型与模拟量输入模块相同。
该 模拟量输出模块可以输出的信号有电压信号，电流信号。
输出信号标准可以根据工程需要进行设置。
每一个通道可以单独进行输出信号设置。
6、PACSystemsRX3iD/A模块介绍
IC695ALG600是通用型模拟量输入模块，提供8路通用输入通道和两路冷段补偿输入通道。
每路通道均能够接电压，电流，热电阻，热电阻输入。
如右图8为IC695ALG600的外形图。
PAC中的IC695ALG600是一个8通道模拟量输入模块，它里面就有A/D转换的功能。
在进行A/D转换时，先选择哪一个或几个通道。
在选定的通道内进行设置，就A/D转换的类型而言就有许多如：
Voltage/CurrentThermocoupleRTD等。
我所选用的是Voltage/Current，输入信号时电压信号。
之后就来设定我的输入电压的范围。
在rangetype中选择Voltage/Currentchannel在range中选择范围，有多种选择根据实际情况进行选择，我选的就是0V-10V再在valueformat中选择是16位还是32位，我选的就是32位。
其他的选项需要修改的部分在都会用黑色的字体提示,，如下图10，根据自己的选择进行修改模块特征：
1、模块功能由软件配置，无需跳线设置；
2、具有六种A/D转换滤波频率，各通道可单独设置；
3、基于不同的滤波频率，具有快速的模拟量采集速度；
4、对于多数输入类型具有开路检测功能，对于热电阻具有短路检测功能；
5、级报警：
低，低/低，高，高/高；
6、模块故障诊断功能；
7、具有通道报警和故障中断配置
电压，电流输入接线图热电阻输入接线图
修改模块特征设置图图9
PACSystems RX3i的输入模块信号可以是电压型、也可以是电流型，通道数量可以是4、8、16、32等，输入类型可以是单端或差分。
本次设计采用IC695ALG600该模块提供8个通用的模拟量输入通道，输入信号可以是电流：
0~20mA，4~20mA，±20mA，也可以是电压：
±50mV，±150mV，0~5V，1~5V，0~10V，±10V等。
每个通道的模拟信号可选择为16位的整数量或32位的实型量。
IC695ALG600模块上共有36个接线端子，其中端子号1和2、35和36分别为冷端温度补偿通道，其余32个端子（3~34）分成8组，按端子号的排列次序，每4个端子为一组即一个通道，每个通道占用两个模拟量输入地址，如第１通道占用AI1和AI2，奇地址读取16位整型数据，偶地址读取32位实型数据，也就是该模块共有16个模拟量地址AI1~AI16。
注意：
模拟量输出模块需要外接24V直流电源信号。
所接端子为18、36端子
模拟量输入通道设置图图10
高低报警设置图图11
模拟量输入模块可以设置高低报警，报警类型可以是电压型，电流型，热电阻型和热电偶型，HighScalevalue（A/DUnits）为高报警扫描值，LowScalevalue（A/DUnits）是低报警扫描值，IC695ALG600的HighHighAlam和LowLowAlam的值可以在上图11的通道里进行设置。
7、PACSystemsRX3iA/D与D/A模块之间的联系
①模拟输入/输出
RX3i以16位的分辨率支持优越的模拟性能。
选择性的输入模块支持下列性能：
每个模块0至500毫秒的快速积分时间（除了通用模块）
产生中断
4级报警：
低、低/低、高、高/高
多种诊断-断线、欠范围/超范围、速率改变
全部输出模块支持：
多种诊断-欠范围/超范围、和箝位限制
斜率控制
新的通用模拟模块：
8个可配置的通道，每个通道都支持热电偶、电阻式温度监测器、电压、电流、应力计、阻抗及其它等，二个隔离组，以4个为一组。
内置（热电偶的）冷端补偿
高级诊断
②离散输入/输出
RX3i提供广泛范
升级会员 