ControlLogix5000与SLC500处理器精度差异分析

采集到 PLC 中的数据首先就需要进行整定处理， 确定二者的函数关系， 获得物理量的实际大小。 通过整定后的数据才是实时采集的物理量的实 际大小，然后才可以进行后续的相关处理，并根 据需要显示输出数据。 目前酒钢数据采集系统广 泛使用美国罗克韦尔公司的 ControlLogix5000 和 SLC500 两个系列的 PLC，如图 2、图 3。
2 PLC 数据采集系统
数据采集[2]是指从传感器和其他待测设备中
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自动采集信息的过程。 在工业生产过程中，有许多 连续变化的量，如温度、压力、流量、重量、液位和 速度等都是模拟量， 若要实现上述模拟量的 PLC 采集，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital） 之间的 A/D 转换及 D/A 转换。 在 PLC 组成的自动 控制系统中[3]，对模拟量的采集是利用传感器或变 送器将过程控制中的物理信号转换成模拟信号
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ControlLogix5000 与 SLC500 处理器精度差异分析
梁勇
（酒钢集团宏兴股份公司检修工程部，甘肃，嘉峪关，735100）
摘 要： 酒钢数据采集系统广泛采用美国罗克韦尔公司生产的 ControlLogix5000 和 SLC500 系列 PLC，本文针对上述两个系列 PLC 在数据采集方面的精度进行了对比，通过 试验验证了 ControlLogix5000 和 SLC500 系列 PLC 在模拟量处理中的精度差异问题，为 今后的设备选型积累了宝贵的经验。
1
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100
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Logix5000 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
917700
-0.328
917700
-0.328
917800
-0.317
917700
-0.328
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-0.328
917800
-0.317
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-0.328
917700
-0.328
对象，模拟标准链码在皮带秤上的运行，首先把 煤 焦 E 的 相 关 参 数 置 入 ControlLogix5000 处 理
器 ，模 拟 30kg 链 码 在 一 小 时 内 的 累 计 量 ，误 差 在 0.3％左 右 ， 然 后 将 煤 焦 E 的 相 关 参 数 置 入 SLC500 处理器，模拟 30kg 链码在一小时内的累 计量，误差变为 6%左右。 表 2 为试验二结果：
-6.176
862.836
-6.252
862.836
-6.252
864.036
-6.121
864.636
-6.056
862.336
-6.306
863.136
-6.219
863.136
-6.219
863.136
-6.219
源自文库864.036
-6.121
3.2 实验二 在实验室条件下， 以煤焦 E 皮带秤为采集
图 2 ControlLogix5000 系列 PLC
图 3 SLC500 系列 PLC
尽管这两个系列的 PLC 从外观上看并无太 大差异，但是它们无论从整体性能、编程方式、 数据处理方式等方面来说仍然有不小的差别， 尤其是在模拟量的采集精度上存在很大差别， 下面将以具体实验说明上述两个系列 PLC 在模 拟量采集精度方面的差别。
Abstract: The ControlLogix5000 and SLC500 series PLC produced by U.S. Rockwell are widely used to data collection system in JISCO. The paper compared the precision of these two series PLC in terms of data collection, and confirmed their precision variance in analog processing through trials, which accumulated valuable experience for the equipment selection.
后，通过 PLC 提供的专用模块，将模拟信号再转 换成 PLC 可以接受的数字信号，然后输入到 PLC 中。 由于 PLC 保存数据时多采用 BCD 码的形式， 所以经过 A/D 专用模块的转换后，输入到 PLC 的 数据存储单元的数据是一个 BCD 码，BCD 码由程 序处理后将结果通过上位画面显示出来， 整个数 据传送过程如图 1 所示。
/
A /D
BCD

图 1 PLC 采集数据过程图
PLC 对模拟量数据的采集，基本上都采用专 用的 A/D 模块和专用的功能指令相配合，可以让 设计者很方便地实现外部模拟量数据的实时采 集，并把采集的数据自动存放到指定的数据单元 中。 经过采集转换后存入到数据单元中的 BCD 码数字， 与物理量的大小之间有一定的函数关 系，但这个数字并不与物理量的大小相等，所以
3 PLC 模拟采集实验
针对 ControlLogix5000 系列和 SLC500 系列 PLC 进行模拟量采集精度试验， 以下是试验过 程及试验结果。 3.1 实验一
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·酒钢科技 2014 年第 4 期·
在实 验 室 条 件 下 ， 以 选 1B 皮 带 秤 为 采 集 对象，模拟标准链码在皮带秤上的运行，首先将 选 1B 皮带秤的相关参数置入 ControlLogix5000 处理器，模拟 100kg 链码在一小时内的累计量，
·酒钢科技 2014 年第 4 期·
次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
表 3 试验三技术方案与结果
链码重量(kg) 时间间隔(h) 理论值(t)
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1
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100
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100
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次数
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表 2 试验二技术方案与结果
链码重量(kg) 时间间隔(h) 理论值(t)
Logix5000 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
30
1
289.386
288.62
-0.265
30
1
289.386
288.59
-0.275
30
1
289.386
288.59
272.811
-5.728
3.3 实验三 在实验室条件下，在规定时间间隔内 ，在
固定的采样时间下，进行加法试验。 设置时 间 间 隔 为 1 小 时 ， 采 样 时 间 390ms ， 累 加 数
- 36 -
100 ，ControlLogix5000 处 理 器 在 一 小 时 内 的 累 计 误 差 为 0.3% ， 而 SLC500 处 理 器 在 一 小 时 内的累计误差为 6%左右。 表 3 为试验三结 果：
-0.265
SLC500 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
270.501
-6.526
270.951
-6.37
270.861 271.011
-6.402 -6.35
272.391
-5.873
272.901
-5.697
272.961
-5.676
272.931 272.931
-5.686 -5.686
不上数，从而导致累计数据不准，误差较大的现 象，而 ControlLogix5000 系列 PLC 则能保证很高 的数据采集精度。
4结语
美国罗克韦尔公司生产的 ControlLogix5000 和 SLC500 两个系列 PLC 被广泛应用于工业自 动化系统，由于在工业控制中的优异表现，很少 有人关注它们在数据采集精度方面的问题，这 次通过试验验证了这两个系列 PLC 在模拟量数 据采集中的较大差异，证实了 Control Logix5000 系列 PLC 在数据采集中能够保证很高的精度， 而 SLC500 系列 PLC 则不能满足高精度数据采 集的要求，并通过试验积累了宝贵的技术参数。
-0.275
30
1
289.386
288.59
-0.275
30
1
289.386
288.62
-0.265
30
1
289.386
288.59
-0.275
30
1
289.386
288.59
-0.275
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289.386
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-0.275
30
1
289.386
288.59
-0.275
30
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289.386
288.62
100
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918.123
-0.245
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918.123
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918.123
-0.245
100
1
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918.123
-0.245
100
1
920.376
917.823
-0.277
SLC500 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
863.536
- 34 -
术与计算机技术的发展，PLC 数据采集技术的应用 领域会更加广泛。酒钢数据采集系统广泛采用美国 罗克韦尔公司生产的 SLC500 和 ControlLogix5000 系列 PLC，这两个系列的 PLC 具有体积小、软硬件 设计合理、编程简单、数据处理功能强、指令系统丰 富、抗干扰能力强、可与 PC 机通讯、使用方便灵活 等特点，同时它们也存在很多不同，尤其在数据采 集精度方面，它们还有不小的差异。
917800
-0.317
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SLC500 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
860700
-6.518
860500
-6.54
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-6.518
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-6.518
860700
-6.518
860700
-6.508
860800
Key Words: PLC data collection; analog; precision
1前言
PLC 数据采集系统目前在工业自动化控制领 域应用十分广泛，PLC 与其他微型计算机相比，更 适于在恶劣的工业环境中运行，且数据处理功能大 大增强，编程指令具有模块化功能，能够解决就地 编程、监控、通讯等问题。PLC 实现数据采集和处理 时[1]，整个软件采用模块化结构，便于阅读和调试， 实际应用中证明了软件运行结果的正确性，模拟量 定时采样时间较精确，其测量最大范围、采样周期 和采样次数均是可编程的。随着大规模集成电路技
Logix5000 系列处理器
实 际 值 (t)
误 差 (%)
100
1
920.376
918.023
-0.256
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920.376
918.123
-0.245
100
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920.376
918.123
-0.245
100
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920.376
918.123
-0.245
100
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918.023
-0.256
-6.518
860700
-6.518
3.4 实验结果分析 通 过 以 上 三 个 试 验 可 以 看 出 Control-
Logix5000 系 列 PLC 在 针 对 毫 秒 级 的 采 样 对 象 时误差为 0.3%左右，而且数据稳定性好，波动也 比较小，可以保证较高的采集精度。 而 SLC500 系 列 PLC 在 针 对 毫 秒 级 的 采 样 对 象 时 误 差 为 6% 左 右 ， 而 且 数 据 稳 定 性 差 ， 波 动 比 较 大 ， 无 法 保证高精度的数据采集。 这是由于 PLC 采样时 间精度造成的，ControlLogix5000 系列 PLC 采样 定 时 器[4]（TON）时 间 精 度 可 以 达 到 0.001 秒 ，而 SLC500 系列 PLC 采样定时器[5]（TON）时间精度 只能达到 0.01 秒，二者相差一个数量级，因此一 旦采样对象的采样频率要求较高，SLC500 处理 器 就 会 出 现 “ 丢 数 ” 现 象 [6]， 也 就 是 通 常 所 说 的 采
关键词： PLC 数据采集；模拟量；精度
The Analysis of ControlLogix5000 and SLC500 Processor Precision Variance
LIANG Yong
(Engineering maintenance department of Hongxing Iron & Steel Co. Ltd., Jiuquan Iron and Steel Group Corporation, Jiayuguan, 735100, China)
误差在 0.3％左右， 然后将选 1B 的相关参数置 入 SLC500 处 理 器 ， 模 拟 100kg 链 码 在 一 小 时 内的累计量，误差变为 6%左右。 表 1 为试验一 结果：
次数
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表 1 试验一技术方案与结果
链码重量(kg) 时间间隔(h) 理论值(t)