歐姆龍系列PLC概述.doc

南京理工大學(xué)集散測控系統(tǒng)課程論文作者： 林波 學(xué)號： 111010179學(xué)院（系）： 機械工程學(xué)院 專業(yè)： 測試技術(shù)與儀器 題目： 歐姆龍系列PLC概述 指導(dǎo)老師： 狄長安 評閱老師： 狄長安 時 間： 2012年 6月 目錄歐姆龍系列PLC概述21.引言22.典型PLC簡介42.1 C200H系列可編程控制器42.2 CV系列可編程序控制器102.3 CPM2A系列可編程序控制器122.4 CQM1H系列可編程序控制器142.5 CS1系列可編程序控制器233. 歐姆龍PLC控制系統(tǒng)設(shè)計273.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的一般步驟：273.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計的基本原則283.3 PLC選型原則293.4 實例：污水處理廠DCS自動監(jiān)控系統(tǒng)314.結(jié)語34參考文獻：35歐姆龍系列PLC概述摘要：日本OMRON公司是世界上生產(chǎn)可編程序控制器（PLC）的著名廠家之一，OMRON的大、中、小、微型機各具特色各有所長，在中國市場上的占有率位居前列，在國內(nèi)用戶中享有較高聲譽。本文主要對歐姆龍系列的一些PLC的發(fā)展過程、結(jié)構(gòu)特點進行簡單介紹，另外還對PLC系統(tǒng)設(shè)計流程就行介紹并舉例說明。Abstract：The Japanese company OMRON is one of the most famous manufacturers in the world producing programmable controller (PLC) , OMRONs large, medium and small, miniature PLC each has its characteristic and strong point , and share among the top in the Chinese market, enjoy high reputation in domestic users. This paper briefly introduces development process, structure characteristics of OMRONs PLC .In addition; it introduces the design process of PLC system and gives an example.1.引言為了解決繼電氣控制系統(tǒng)中存在的許多問題，于是PLC逐步在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。歐姆龍公司作為世界最大PLC生產(chǎn)廠商之一，它的PLC產(chǎn)品在市場享有較高的聲譽。OMRON公司從80年代至今，產(chǎn)品多次更新?lián)Q代，80年代初期，OMRON的大、中、小型機分別為C系列的C2000、C1000、C500、C120、C20等。這些型號的PC指令少，而且指令執(zhí)行時間長，內(nèi)存也小，內(nèi)部器件有限，PC體積大。例如，C20僅20條指令，基本指令執(zhí)行時間為4us80us。上述產(chǎn)品目前已基本被淘汰。隨后小型機換代出現(xiàn)P型機，替代了C20機。P型機I/O點數(shù)最多可達148點。指令增加到37條，指令執(zhí)行的速度加快了，基本指令執(zhí)行時間為4us，體積也明顯縮小。P型機有較高的性能價格比，且易于掌握和使用，因而具有較強的競爭力，在當(dāng)時的小型機市場上獨占鰲頭。80年代后期，OMRON開發(fā)出H型機，大、中、小型對應(yīng)由C2000H/C1000H、C200H、C60H/C40H/C28H/C20H。大、中型機為模塊式結(jié)構(gòu)，小型機為整體式結(jié)構(gòu)。H型機的指令增加較多，有100多種，特別出現(xiàn)了指令的微分執(zhí)行，一條指令可頂多條指令使用，為編程提供了方便。H型機指令的執(zhí)行速度又加快了，大型H機基本指令執(zhí)行時間才0.4us，而C200H機也只有0.7us。H型機的通信功能增強了，甚至小型H機也配有RS232C口，與計算機可以直接通信。大型機C2000H的CPU可進行熱備配置，其一般的I/O單元還可在線插拔。中型機C200H的特殊功能模塊很豐富，結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，為當(dāng)時中型機中較優(yōu)秀的機型，獲得了非常廣泛的應(yīng)用。C200H曾用于太空實驗站，開創(chuàng)業(yè)界先例。 另外，OMRON還開發(fā)出微型機SP20/SP16/SP10。這類機型點數(shù)少，最少10點，但可自身聯(lián)網(wǎng)（PLC Link），最多可達80點。它的體積很小，功能單一，價格較低，特別適合于安裝空間小、點數(shù)要求不多的繼電控制場合。 90年代初期，OMRON推出無底板模塊式結(jié)構(gòu)的小型機CQM1。CQM1控制I/O點數(shù)最多可達256點。CQM1的指令已超過100種，它的速度較快，基本指令執(zhí)行時間為0.5us，比中型機C200H還要快。CQM1的DM區(qū)增加很多，雖為小型機，但DM區(qū)可達6K，比中型機C200H的2K大很多。CQM1共有7種CPU單元，每種CPU單元都帶有16個輸入點（稱為內(nèi)置輸入點），有輸入中斷功能，都可接增量式旋轉(zhuǎn)編碼器進行高速計數(shù)，計數(shù)頻率單相5kHz、兩相2.5kHz。CQM1還有高速脈沖輸出功能，標準脈沖輸出可達1kHz。此外，CPU42帶有模擬量設(shè)定功能，CPU43有高速脈沖I/O端口，CPU44有絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器端口，CPU45由A/D、D/A端口。CQM1雖然是小型機，但采用模塊式結(jié)構(gòu)，像中型機一樣，也由A/D、D/A、溫控等特殊功能單元和各種通信單元。CQM1的CPU單元除CPU11外都自帶RS232C通信口。在CQM1推出之前，OMRON推出大型機CV系列，其性能比C系列大型H機有顯著的提高，它極大地提高了OMRON在大型機方面的競爭實力。1998年底，OMRON推出了CVM1D雙極熱備系統(tǒng)，它具有雙CPU單元和雙電源單元，不僅CPU可熱備，而且電源也可熱備。CVM1D繼承了CV系列的各種功能，可以使用CV的I/O單元、特殊功能單元和通信單元。CVM1D的I/O單元可在線插拔.明顯加快，特別是后5年，OMRON在中型機和小型機上又有不少技術(shù)更新。中型機從C200H發(fā)展到C200HS。C200HS于1996年進入中國市場，到了1997年全新的中型機C200H又來了。它的性能比C200HS又有顯著提高。除基本性能比C200HS提高外，機突出特點是它的通信組網(wǎng)能力強。例如，CPU單元除自帶的RS232C口外，還可插上通信板，板上配有RS232C、RS422/RS485口，機使用協(xié)議宏功能指令，通過上述各種串行通信口與外圍設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。機可加入OMRON的高層信息網(wǎng)Ethernet網(wǎng)，還可加入中層控制網(wǎng)Controller Link網(wǎng)，而C200H、C200HS不可以。 1999年OMRON在中國市場上又推出比機功能更加完美的CS1系列機型，雖然CS1兼容了機的功能，但不能簡單地看作是機改進，而是一次質(zhì)的飛躍，它的性能突飛猛進。CS1代表了當(dāng)今PLC發(fā)展的最新動向。OMRON在小型機方面也取得了長足的進步。1997年，OMRON在推出機的同時，就推出P型機的升級產(chǎn)品，即小型機CPM1A。與P型機相比，CPM1A體積很小，只及同樣I/O點數(shù)P型機的1/2，但是它的性能改進很大，例如，它的指令有93種、153條，基本指令執(zhí)行時間為0.72us，程序容量達2048字，單相高速計數(shù)達5kHz（P型機為2kHz）、兩相為2.5kHz（P型機無此功能），有脈沖輸出、中斷、模擬量設(shè)定、子程序調(diào)用、宏指令功能等。通信功能也增強了，可實現(xiàn)PLC與PLC鏈接、PLC與上位機通信、PLC與PT鏈接。CPM2AE時OMRON公司專為中國市場開發(fā)的，該機型僅有60點繼電器輸出的CPU單元，使CPM2A-60CDR-A的簡化機型。CPM2AE刪除CPM2A的一些功能以減少成本，降低售價。被刪除的功能主要有：后備電池（可選）、RS232端口、CTBL指令（寄存器比較指令）等。其它功能則與CPM2A完全相同。CQM1H是小型機CQM1的升級換代產(chǎn)品。CQM1是OMRON PLC家族中的一朵奇葩，它有漂亮的外表，擁有齊全的功能。而CQM1H在延續(xù)原先CQM1所有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，提升并充實了CQM1的多種功能。CQM1H對CQM1有很好的兼容性，對原先使用CQM1的老用戶來說，升級換代十分方便。CQM1H的推出更加鞏固OMRON在中小型PLC領(lǐng)域無與倫比的優(yōu)勢。CQM1H在三大性能方面作了重大的提升和充實：I/O控制點數(shù)、程序容量和數(shù)據(jù)容量均比CQM1的翻一番；提供多種先進的內(nèi)裝板，能勝任更加復(fù)雜和柔性的控制任務(wù)；CQM1H可以加入Controller Link網(wǎng)，還支持協(xié)議宏通信功能。可以看出，最近幾年OMRON PLC技術(shù)的發(fā)展日新月異，升級換代呈明顯加速趨勢，這是計算機技術(shù)飛速發(fā)展和市場激烈競爭的必然結(jié)果限于篇幅，本文選擇OMRON當(dāng)今的主流機型C200H、CV系列和新推出CPM2A、CQM1H和CS1系列PLC予以簡介。2.典型PLC簡介2.1 C200H系列可編程控制器 C200H是C200HX/HG/HE的簡稱，它是中型機C200H/C200HS的后續(xù)機型。機的模塊有電源單元、CPU單元、基本I/O單元、特殊功能單元和通信單元，所有模塊通過其底部的總線插頭安裝在CPU底板或I/O擴展底板上。圖2.1為C200H的一種CPU單元面板圖。圖2.1 CPU單元面板圖CPU單元上有內(nèi)存卡（存儲器）的插槽，可插接多種存儲器盒。外設(shè)端口接外圍設(shè)備如編程器等。有些機的CPU單元由RS232C口。在CPU上有一個通信板的插槽，插上通信板后，極大地增強了機的通信聯(lián)網(wǎng)功能。CPU上的DIP開關(guān)設(shè)定PC的工作方式。機有存儲介質(zhì)為EPROM（電可編程制度存儲器）和EEPROM（電可擦可編程序只讀存儲器）兩種形式的內(nèi)存卡（存儲器盒），如圖2.2所示。CPU可以直接讀寫EEPROM內(nèi)存卡，CPU改寫EEPROM的次數(shù)幾乎不受限制， 但對于EPROM內(nèi)存卡，CPU只能讀出，不能寫入，要將程序?qū)懭隕PROM，應(yīng)使用PROM寫入器。內(nèi)存卡能長期保存數(shù)據(jù)，不需要任何后備電源。內(nèi)存卡安裝在CPU的專用插槽上。用戶程序、PC設(shè)置、I/O注釋、DM區(qū)域和其它數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)可以作為一個整體保存到內(nèi)存卡中，以防誤操作而修改。當(dāng)CPU的DIP開關(guān)位2 ON時，內(nèi)存卡中的內(nèi)容會在上電時自動地傳送至CPU中。在改變控制功能時，可方便地用替換內(nèi)存卡來改變設(shè)定的程序。 圖2.2 機有存儲介質(zhì)圖表2.1列出機各種規(guī)格的內(nèi)存卡，用戶可根據(jù)需要選用。表2.1 機各種內(nèi)存卡規(guī)格機一共有幾十種CPU單元，表2.2列出C200H與C200HS、C200H的基本性能比較。表2.2 C200H與C200HS、C200H的基本性能比較表C200H的CPU機架可連接2或3個I/O擴展機架，這取決于CPU的型號，圖2.3位CPU機架帶3個I/O擴展機架。CPU機架由CPU底板、CPU單元、電源單元和I/O單元組成，I/O擴展機架由I/O擴展底板、電源單元和I/O單元組成。這兩種機架的槽數(shù)最多有10個，還有3、5、8槽的。圖2.3 CPU機架圖C200H基本I/O單元的I/O地址分配規(guī)則是：C200H的I/O點為5位數(shù)，前3位為通道號，第1位為機架號，CPU主機架為0，最靠近主機架的I/O擴展機架為1，最后一個為3；接著確定單元的槽位號，從機架的最左邊開始依次為00，01，09（3槽機架槽位號0002，5槽機架0004，8槽機架0007，10槽機架0009）；最后2位是I/O點在單元上的編號。例如，10槽的CPU機架上，最靠近CPU單元是16點輸入單元，則輸入點的編號范圍為IR00900IR00915。若在機架上裝有特殊功能單元或通信單元，在分配地址時和空槽一樣處理，占用槽位號，但不占用通道號，即該槽位號所對應(yīng)的通道并不被特殊功能單元或通信單元占用，該通道可作為內(nèi)部工作字使用。特殊功能單元的通道與它所占據(jù)的槽位號無關(guān)，而要根據(jù)設(shè)定的單元號N來確定。其單位號范圍是09、AF，各單元的單位號N不能重復(fù)，最多可用16個特殊單元。根據(jù)單元號，每一個特殊功能單元分配有10個IR通道，通道號為100+N10109+N10(N=09)或400+N10409+N10(N=AF)，每一個單元還在內(nèi)存工作區(qū)中分配100個DM字，字號為DM1000+N100DM1099+N100。 C200H的特殊功能單元和通信聯(lián)網(wǎng)有以下特點：1特殊功能單元豐富C200H完全兼容C200HS/C200H的特殊功能單元，非常豐富，接近20種2通信板與通信協(xié)議宏功能機有C200HS/C200H所不具備的通信板和通信協(xié)議宏功能，圖2.4列出了各種通信板。機除C200HE-CPU11-E外，其它機型都可以使用通信板，通信板安裝在CPU的插槽上。通信板有的帶總線連接器，有的帶RS232C、RS422/RS485串行口，有的兩者兼而有之。其中，01、04通信板上的總線連接器是與SYSMAC Link、SYSMAC NET Link、Controller Link、PC卡等通信單元連接的端口，04、05、06通信板具有通信協(xié)議宏功能，支持下列7種用于OMRON外圍設(shè)備的標準通信序列：（1）溫度控制器序列；（2）智能信號處理器序列；（3）條形碼讀入器序列；（4）激光測微器序列；（5）可視檢測系統(tǒng)序列；（6）ID控制器序列；（7）Hayes，AT控制（調(diào)制解調(diào)器）序列。圖2.4 各種通信板圖圖2.5 機與外圍設(shè)備通信的示意圖。C200HS/C200H與溫度控制器、條形碼讀入器等外圍設(shè)備通信時，要使用ASCII單元并編寫B(tài)ASIC程序，而機加裝帶有通信協(xié)議宏功能的通信板，只用幾條梯形圖指令，將通信程序插入梯形圖程序中，就可以與外圍設(shè)備通信，實時處理各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)。除使用標準通信協(xié)議外，還可使用通信協(xié)議支持軟件C200HW-ZW3AT1-E（即PPS，DOS版）或SYSMAC-PST(Windows版)，對非OMRON的外圍設(shè)備通過簡單的操作編制用戶通信協(xié)議，即創(chuàng)建符合外圍設(shè)備要求的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收通信幀，形成特定應(yīng)用的序列，最多可登記1000個通信序列，序列號000999，每一序列最多16步。用戶通信協(xié)議用PSS或PST寫入通信板中。用戶在程序中使用通信協(xié)議宏功能指令PMCR，調(diào)用序列號，就可以方便地使用通信板中內(nèi)置的標準通信序列或用戶通信序列，同配有RS232C口或RS422/RS485口的外圍設(shè)備通信，交換數(shù)據(jù)。 圖2.6為通信協(xié)議宏功能指令PMCR的編程方法。PMCR指令的非執(zhí)行/執(zhí)行的判定，用標志28908（端口A）、28912（端口B）來確認。圖2.6 通信協(xié)議宏功能圖圖2.7為PMCR使用舉例。圖2.7（a）為機與外圍設(shè)備通信的連接圖，機通過通信板上的端口A連接溫度控制器E5J-A2H02。在圖5.7（b）中，PMCR調(diào)用通信序列205，向#3溫度控制器寫入目標值85。圖2.7 PMCR使用舉例框圖3通信聯(lián)網(wǎng)C200H通信聯(lián)網(wǎng)功能要強于C200HS/C200H，例如，C200H可以入OMRON的高層信息網(wǎng)Ethernet和中層控制網(wǎng)Controller Link，而C200HS/C200H則不能。即使入同樣的網(wǎng)如SYSMAC Link、SYSMAC NET網(wǎng)，C200H的通信功能也擴大了，它不僅支持C模式，還支持CV模式（FINS）通信指令。機在入上述四種網(wǎng)時，要在CPU上插入通信板C200HW-COM01/04，并通過總線連接器把通信板與通信單元連接起來。機兼容C200H的通信單元，即可以使用C200H的通信單元接入HOST Link網(wǎng)、PC Link網(wǎng)，也可以在機上配置Remote I/O主單元形成遠程網(wǎng)。機也有B7A接口單元進行遠程擴展，使用和CQM1同樣型號的鏈接終端。另外，以機為主體可形成CompoBus/D、ComoBus/S網(wǎng)，這是OMRON新近推出的兩種設(shè)備器件網(wǎng)，作為舊機型C200H則做不到。機CPU自帶的RS232C口支持上位鏈接、無協(xié)議鏈接、1:1PC鏈接、NT鏈接等。 2.2 CV系列可編程序控制器 OMRON CV系列PC屬大型機，它的性能比C系列大型H機有明顯的提高，有CVM1-CPU01-V2/CPU11-V2/CPU21-V2、CV500/CV1000/CV2000等型號。 CVM1采用梯形圖編程，而CV除梯形圖外，還可以使用順序功能圖SFC（Sequence Function Chart）編程。 CV系列PC有以下特點：1改進了系統(tǒng)結(jié)構(gòu) CV系列PC采用統(tǒng)一的總線結(jié)構(gòu)和多微處理器的設(shè)計。第一條總線是I/O總線，用于進行CPU與一般的I/O通信。第二條總線是CPU總線，使得無需CPU控制，也可在CPU和屬于CPU總線單元的通信單元之間進行高速的、點對點的總線通信，這種結(jié)構(gòu)不但方便了通信，而且使執(zhí)行程序及通信處理分開，減少PC的掃描時間。CV機CPU提供RS232C、RS422口，可以通過開關(guān)進行選擇。 CV機除基本內(nèi)存外，還可選內(nèi)存卡及擴展數(shù)據(jù)存儲器，以提高存儲容量。 圖2.8 CV系列結(jié)構(gòu)圖2指令功能強、運算速度快 CV機有170種共計333條指令，CVM1機則有284種共計515條指令，遠遠多于C2000H的174條指令。 同樣類型的指令，功能加強了。如定時指令，除了C2000H有的，還增加了可累計計時的、可長計時、可多輸出的。長計時的計時值可長達115天，精度為+0.1/-0.1秒。 功能強還表現(xiàn)為，有的指令可帶（上升沿執(zhí)行）、（下降沿執(zhí)行）及?。⒓此⑿拢┑那熬Y，可使一條指令起到原先多條指令的作用。指令執(zhí)行時間短，基本指令（LD）執(zhí)行時間0.15us，而C2000H為0.4us。 3內(nèi)部器件增多 CV機基本的I/O點數(shù)最多可達2048，是C2000H的2倍。CV機內(nèi)部器件種類多，而且數(shù)量大。除輸入輸出繼電器（CIO）、內(nèi)部輔助繼電器（CIO）、數(shù)據(jù)鏈接繼電器（CIO）、保持繼電器（CIO）、暫存繼電器（TR）、特殊輔助繼電器（A）、定時器（T）、計數(shù)器（C）、數(shù)據(jù)存儲器（D）外，還有CPU總線鏈接繼電器（G）、擴展數(shù)據(jù)存儲器（EM）、數(shù)據(jù)寄存器（DR）、變址寄存器（IR）、步標志、轉(zhuǎn)移標志等。 即使C2000H有的器件，CV機的數(shù)量也大為增加，如數(shù)據(jù)存儲區(qū)，C2000H僅6656字，而CV1000可達24576字。CV機的定時器、計數(shù)器分開，數(shù)量各為1024個，也比C2000H多得多。4程序存儲器容量大CV機程序容量為30K/62K，而且還有文件存儲器支持，后者容量可達1M。另外，還可選用內(nèi)存卡，用于存儲用戶程序，有RAM、EPROM、EEPROM類型，卡的容量可多達512K。5I/O刷新的方法多CV機的I/O刷新的方法多，有：帶前綴！指令的刷新，執(zhí)行指令的同時進行刷新。循環(huán)刷新，完成一個循環(huán)，即對所有的I/O進行刷新。傳統(tǒng)的PC都是用這種方式刷新。定時刷新，如定時10ms100ms刷新所有的I/O。過零刷新，當(dāng)交變信號過零時刷新。6CV機的特殊功能單元相當(dāng)豐富CV機的特殊功能單元有二十幾種，見表6.1，這顯示出CV機功能的強大性。如在CV機上安裝個人計算機單元后，可以像普通計算機一樣配置顯示器、鍵盤、硬盤、軟驅(qū)、鼠標、打印機，此時，這臺CV機既具有高可靠控制功能，也具有一般微機的信息處理能力強的特點，使CV機的應(yīng)用上到一個新臺階。7CV機組網(wǎng)能力強CV機組網(wǎng)能力強，可組成OMRON的各種FA網(wǎng)絡(luò)。CV機可以組成OMRON的高層信息網(wǎng)、中層控制網(wǎng)，并可作為網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋使用，進行三級通信。CV機也可以組成低層的I/O器件網(wǎng)，如SYSMAC BUS或SYSMAC BUS/2，直接與現(xiàn)場的I/O器件相連，對機器設(shè)備進行實時的控制。2.3 CPM2A系列可編程序控制器 表2.3 由上表2.3可以看出，通過電源（AC或DC）、輸出（繼電器/晶體管）和I/O點數(shù)（20/30/40/60）的組合，CPM2A共有16種CPU單元。CPM2A和CPM1A使用相同的I/O擴展單元、特殊功能單元和通信單元，擴展方法同CPM1A相同。 CPM2A的基本指令與CPM1A相同，都是14種，但CPM2A的應(yīng)用指令增加到105種、185條；CPM2A的工作速度明顯加快，基本指令LD的執(zhí)行時間為0.64us，應(yīng)用指令MOV的執(zhí)行時間為7.8us；程序容量增加到4096字；讀/寫DM增加到2048字；最大I/O點數(shù)可擴展到120點；內(nèi)部器件數(shù)目也有增加，如內(nèi)部輔助繼電器區(qū)（IR）928位，特殊繼電器區(qū)（SR）448位，定時器/計數(shù)器256位，輔助繼電器區(qū)（AR）384位。 CPM2A除繼承CPM1A所有功能外，還有新的發(fā)展1指令系統(tǒng)有新的增加增加的指令有：定時器/計數(shù)器指令2種：高精度定時器（單位：1ms），長定時器（單位：1s/10s）。比較指令2種：區(qū)域比較，雙字區(qū)域比較。轉(zhuǎn)換指令6種：雙字BCD雙字BIN轉(zhuǎn)換，雙字BIN雙字BCD轉(zhuǎn)換，ASC16進制轉(zhuǎn)換，二進制補碼，小時秒轉(zhuǎn)換，秒小時轉(zhuǎn)換。表格數(shù)據(jù)操作指令5種：幀校驗，求和，數(shù)據(jù)搜索，取最大值，取最小值。數(shù)據(jù)控制指令5種：比例轉(zhuǎn)換，比例轉(zhuǎn)換2，比例轉(zhuǎn)換3，PID控制，平均值。脈沖輸出控制指令3種：占空比可變脈沖輸出，加速控制，同步脈沖控制。通信指令3種：接收，發(fā)送，改變RS232C口設(shè)置。另外，在CPM2A中，INI、INT、PRV、CTBL、SPED、PULS等指令比在CPM1A中的功能加強了。 2中斷功能完善，高速計數(shù)的計數(shù)頻率增加很多CPM2A具有CPM1A的各種中斷功能，如輸入中斷（輸入中斷模式、計數(shù)中斷模式）、間隔定時器中斷（單次中斷模式、重復(fù)中斷模式）高速計數(shù)器中斷。高速計數(shù)器的工作模式增加到4種：相位差（兩相）輸入模式、脈沖+方向輸入模式、增/減脈沖模式和遞增模式。CPM2A高速計數(shù)器的計數(shù)頻率除兩相5kHz外，其余模式都是20kHz。CPM2A輸入中斷下的高速計數(shù)頻率為2kHz，是CPM1A的2倍。 3高速脈沖輸出功能更加完善CPM2A中的晶體管輸出型具有此項功能，使用01000、01001兩個輸出點。CPM1A僅有單點無加速/減速單相脈沖輸出功能，而CPM2A的脈沖輸出功能比CPM1A強得多，有下列三種情況：（1）兩點無加速/減速的單相脈沖輸出；輸出頻率為10Hz10kHz，占空比50%。（2）兩點不同占空比的脈沖輸出：頻率范圍為0.1Hz999kHz，占空比0100%。（3）帶梯形加速/減速的單相脈沖輸出：分為脈沖+方向輸出和增減（CW/CCW）脈沖輸出兩種情況，占空比50%。 4同步脈沖控制CPM2A的晶體管輸出型，它的高速計數(shù)器功能配合其脈沖輸出功能，可以產(chǎn)生一個頻率為輸入脈沖特定倍數(shù)的輸出脈沖（僅SSS支持該功能），如圖2.9所示。5時鐘功能CPM2A的內(nèi)置時鐘（精確度：1分鐘/月）允許從梯形圖程序讀取日期和時間。通過編程器和其它編程工具加以改寫時間，CPM2A還有一個30秒的補償位。當(dāng)該位置ON時，時間將自動調(diào)整到最接近的分鐘。因此，在電臺報時，打開該位就能十分精確地設(shè)定時間。 圖2.9 CPM2A輸出脈沖圖6完善的通信功能同CPM1A一樣，CPM2A外設(shè)口也可以用RS232C或RS422適配器進行轉(zhuǎn)換，但CPM2A所有CPU單元都帶有RS232C口，這就為通信聯(lián)網(wǎng)提供了更加便利條件。CPM2A支持的通信功能有上位鏈接、無協(xié)議鏈接、1:1PC鏈接、NT鏈接。無協(xié)議鏈接是CPM2A通過外設(shè)端口或RS232C口連接象條形碼閱讀器等標準設(shè)備，并利用TXD和RXD指令進行無協(xié)議通信，如圖2.10所示。 .圖2.10 無協(xié)議鏈接圖2.4 CQM1H系列可編程序控制器CQM1H是OMRON新近推出的一種功能完善的緊湊型PLC，CQM1H不久將取代CQM1。和CQM1一樣，CQM1H也采用無底板模塊式結(jié)構(gòu)，模塊之間靠側(cè)面的總線連接器相連。CQM1H有CPU單元、電源單元、存儲器盒（可選）、輸入單元、輸出單元、內(nèi)裝板、特殊功能單元和通信單元。CQM1H取代CQM1，主要是替代CQM1的CPU單元，而CQM1的其它單元都可繼續(xù)使用。CQM1原有的七種CPU單元（CQM1-CPU11/CPU21及CQM1-CPU41CPU45）將被淘汰，取而代之的是四種CQM1H的CPU單元，它們是CQM1H-CPU11/CPU21/CPU51/CPU61。這四種型號的CPU單元大致分為兩類；一類（CQM1H-CPU51/CPU61）支持內(nèi)裝板和Controller Link單元，另一類（CQM1H-CPU11/CPU21）則不支持。圖2.11 CQM1H型PLC圖CQM1H的CPU上有一組DIP開關(guān)，用來設(shè)定PC的工作方式。CQM1H除使用CQM1的EPROM和EEPROM兩種形式的內(nèi)存卡外，還可以使用閃存形式的內(nèi)存卡。有的內(nèi)存卡有時鐘功能，如果安裝了具有時鐘功能的內(nèi)存卡，則可以在程序中使用時鐘、日歷數(shù)據(jù)。由于CQM1H的編程器口和CQM1的不同，原先使用CQM1-PRO01或C200H-PRO27的編程器和CQM1-CIF02適配器的用戶，需另外購買一個轉(zhuǎn)換器（CS1W-CN114）。在上位機上運行SSS、CPT或CX-Programmer等支持軟件，可對CQM1H進行編程、調(diào)試、監(jiān)視、控制及維護。CQM1H的每種CPU單元都有內(nèi)置的16個輸入點。CQM1H的CPU除CPU11外其它單元都自帶RS232C串行通信口，通過RS232C口可以實現(xiàn)CQM1H與上位機鏈接、無協(xié)議鏈接、1:1PC鏈接、1:1NT鏈接。CQM1H的CPU51/CPU61兩種CPU單元，其內(nèi)裝板插在左槽或右槽上，最多可安裝兩塊內(nèi)裝板。表2.4列出CQM1H的性能指標。 表2.41I/O字分配如圖2.12所示，CQM1H和CQM1一樣按照固定的位置對I/O單元和特殊功能單元進行I/O通道分配。CQM1H的IR000IR015、IR100IR115作為輸入字和輸出字。第一個輸入字IR000總是被分配到CPU的16位內(nèi)置的輸入點上，輸出字總是從IR100開始依次分配。圖2.12 CQM1H I/0分配圖2更大的容量、更快的速度和更強大的指令系統(tǒng)CQM1H的I/O容量、程序容量和DM容量都比CQM1增加了一倍。CQM1的I/O點數(shù)為128或256點， 而CQM1H的增加到256或512點。CQM1的最大程序容量是7.2K字， 而CQM1H的最大程序容量增至15.2K。CQM1的DM區(qū)最大才6K字，而CQM1H不光有6K字的DM區(qū)，而且還有6K字的EM區(qū)（僅限于CQM1H-CPU61）。CQM1H指令的執(zhí)行時間加快。例如，基本指令LD的執(zhí)行時間從0.5us縮短到0.375us，應(yīng)用指令MOV的執(zhí)行時間從23.5us縮短到17.7us。CQM1H除具備CQM1的所有指令外，還增加了許多高級指令，包括浮點運算指令、指數(shù)/對數(shù)指令、三角函數(shù)指令、TTIM（總和定時器）指令、PMCR（協(xié)議宏）指令、STUP（改變串行端口）指令和網(wǎng)絡(luò)（SEND、RECV、CMND）指令。這些高級指令不僅易于使用，而且簡化了程序開發(fā)。3使用各種先進的內(nèi)裝板可靈活地配置控制功能CQM1H的特色之一在于具有一系列的內(nèi)裝板。通過這些內(nèi)裝板，可實現(xiàn)一般定位、多點高速計數(shù)器輸入，絕對旋轉(zhuǎn)編碼輸入，模擬量I/O，模擬量設(shè)置和連接到標準串行設(shè)備的串行通信。用戶可根據(jù)控制要求選擇合適的內(nèi)裝板進行配置。 內(nèi)裝板共有6種，圖2.13為各種內(nèi)裝板的外觀圖。圖2.13 各種型號內(nèi)裝板圖內(nèi)裝板僅限于CQM1H-CPU51/CPU61使用，安裝在CPU面板上提供的左右兩個插槽上。有了內(nèi)裝板，原先CQM1 CPU單元的一些特殊功能很容易由CQM1H實現(xiàn)。例如，CQM1H-CPU51或CPU61加一塊脈沖I/O板CQM1H-PLB21就可以取代CQM1-CPU41，CQM1H-CPU51或CPU61加一塊絕對值型編碼器接口板CQM1H-ABB21就可以取代CQM1H-CPU44等等。需要注意的是CQM1H上所插板卡的數(shù)量及安裝的槽位都有一定的限制。高速計數(shù)器板能同時插兩塊，其它的板卡只能插一塊。脈沖I/O板、絕對值編碼器接口板、模擬量I/O板只能插在右槽，串行通信板只能插在左槽，模擬量設(shè)置板可以插在任意槽位上。更進一步說，如果用戶同時需要一塊脈沖I./O板和一塊串行通信板是可以的。因為脈沖I/O板插在右槽，串行通信板插在左槽，兩者互不干擾。但如果用戶同時需要一塊脈沖I/O板和一塊模擬量I/O板就不行了，因為兩者都只能插在右槽，這樣就產(chǎn)生沖突了。 表2.5列出了內(nèi)裝板的技術(shù)規(guī)格。 表2.5 內(nèi)裝板技術(shù)規(guī)格板高速計數(shù)器板有4路脈沖輸入，輸入信號分三種類型：相位差輸入，計數(shù)頻率25kHz（默認值）或250kHz；脈沖+方向輸入，計數(shù)頻率50kHz（默認值）或500kHz；增/減輸入，計數(shù)頻率50kHz（默認值）或500kHz。高速計數(shù)器的計數(shù)模式有兩種：環(huán)行模式和線性模式。4路輸出為晶體管型，可設(shè)置為NPN型或PNP型。脈沖I/O板有2路脈沖輸入和2路脈沖輸出。脈沖輸入信號有三種類型：相位差輸入，計數(shù)頻率25kHz；脈沖/方向輸入，計數(shù)頻率50kHz；增/減模式，計數(shù)頻率50kHz。計數(shù)模式有兩種：環(huán)行模式和線性模式。脈沖輸出信號有兩種類型：標準脈沖（占空比=50%）和可變占空比脈沖（占空比=1%99%）。標準脈沖的輸出頻率為10Hz50kHz，可以進行加速/減速控制，可以是順時針（CW）或逆時針（CCW）的?？勺冋伎毡让}沖的輸出頻率為91.6Hz、5kHz或5.9kHz，且只能輸出一個方向。圖2.14為利用脈沖I/O板實現(xiàn)簡單的2軸位置和速度控制。圖2.14 絕對值編碼器接口板有2個端口，能以4kHz的頻率接收絕對值（ABS）旋轉(zhuǎn)編碼器的位置數(shù)據(jù)，編碼器上的數(shù)據(jù)是二進制格雷碼，有8位（0255）、10位（01023）、12位（04095）的分辨率可供選擇，操作模式有BCD模式和360模式。如圖2.15所示，絕對值編碼器接口板接ABS編碼器，CPU從編碼器讀到的格雷碼反映了轉(zhuǎn)臺的絕對位置，在掉電重新上電時，不需要初始化清零，CPU可以馬上讀入數(shù)據(jù)確定出轉(zhuǎn)臺當(dāng)前的絕對位置，也即任何位置都可視為初始位置。 圖2.15 模擬量I/O板帶4路模擬輸入和2路模擬輸出。模擬量設(shè)置板帶4路模擬設(shè)定裝置（可調(diào)電阻），用螺絲刀簡單調(diào)整，對應(yīng)改變內(nèi)部輔助字IR220IR223的值，其值為4位BCD碼，范圍在0200，從而可以不改變程序而直接改變設(shè)定值，這為現(xiàn)場調(diào)試帶來了方便。串行通信板有2個通信端口：RS232C口和RS422/RS485口，支持的通信模式有上位機鏈接、無協(xié)議鏈接、1:1PC鏈接、1:1NT鏈接和協(xié)議宏。通信協(xié)議宏功能可根據(jù)外設(shè)串行通信端口的（半雙工、起動-停止同步）通信規(guī)格創(chuàng)建通信協(xié)議。該協(xié)議宏由CX-Protocol支持軟件創(chuàng)建，然后存到串行通信板上。在CPU單元的梯形圖中用PMCR指令調(diào)用這些協(xié)議宏。CX-Protocol軟件也提供標準系統(tǒng)協(xié)議，用這些協(xié)議，串行通信口可方便地與OMRON元件，比如，條形碼閱讀器等進行通信。根據(jù)實際使用的需要，也可利用CX-Protocol軟件修改標準系統(tǒng)協(xié)議。圖2.16為通信協(xié)議宏功能的示意圖。圖2.16 通信協(xié)議宏功能的示意圖4特殊功能單元CQM1H、CQM1的特殊功能單元除通常的A/D、D/A、溫控單元外，還有其它機型沒有的傳感器單元和線性傳感器單元。下面簡介傳感器單元CQM1-SEN01。傳感器單元的配置如圖2.17所示，CQM1-SEN01最多可連接4個傳感模塊，傳感模塊有三種：光纖光電模塊（E3X-MA11）、光電傳感模塊（E3C-MA11）和接近傳感模塊（E2C-MA11），每一種傳感模塊連結(jié)對應(yīng)的傳感器。填充模塊（E39-M11）只用來填充傳感器單元的一個空槽位。遠程控制器（CQM1-TU001）可對傳感模塊進行監(jiān)視和示教。傳感單元工作前，要用遠程控制器示教，以調(diào)整傳感器靈敏度，例如，要求接近開關(guān)到目標的距離小到一定值時，才有指示信號，這個“一定值”就是靈敏度，用戶可根據(jù)需要加以調(diào)整。圖2.17 傳感單元配置圖5通信單元CQM1H除了可以繼續(xù)使用CQM1的通信單元，如遠程I/O接口單元、遠程I/O鏈接單元、CompoBus/D從單元、CompoBus/S主單元外，還增加了Controller Link單元。1）遠程I/O接口單元CQM1H/CQM1具有遠程控制的功能，有兩種遠程I/O接口單元：B7A和G730。在CQM1H/CQM1配置B7A接口單元，B7A通過雙絞線電纜連接遠程的I/O鏈接終端，兩者之間的距離可達500m。B7A鏈接終端有輸入、輸出兩種形式，點數(shù)都是16點。B7A接口單元有5種形式，有接輸入終端，也有接輸出終端，還有既可接輸入又可接輸出的。B7A接口單元還分接16點和接32點的。PC是將B7A接口單元當(dāng)作一種I/O單元處理的，只不過B7A具有遠程通信能力。圖5.18為CQM1H/CQM1通過B7A接口單元構(gòu)成遠程I/O系統(tǒng)。 圖2.18 遠程I/O系統(tǒng)構(gòu)成圖應(yīng)注意的是，B7A的鏈接終端具有通用性，不僅可用于CQM1H、CQM1機，還可用于其它機型，如C200H/C200HS/C200H，但它們的B7A接口單元與CQM1的不同。在CQM1上配置G730接口單元，通過2芯電纜連接G730遠程終端，如圖2.19所示，通信接口為RS485，最大傳輸距離200m，通信波特率為187.5Kbps。G730接口單元有主單元CQM1-G7M21、輸入擴展主單元CQM1-G7N11和輸出擴展主單元CQM1-G7N01三種形式。主單元最多能控制32個輸入點和32個輸出點。若要增加可控的點數(shù)，再加接擴展主單元，每加接一個可增加32點，但最多只能加接2個。輸入擴展單元可設(shè)成32點入或16點入，輸出擴展主單元可設(shè)成32點出或16點出。圖2.192）遠程I/O鏈接單元遠程I/O鏈接單元CQM1-LK501允許CQM1H/CQM1成為電線型遠程I/O通信系統(tǒng)的一部分，從而與主機構(gòu)成一個I/O鏈接，如圖2.20所示。通信電纜采用2芯VCTF電纜，通信距離最大200m，RS485接口，波特率位187.5Kbps。CQM1-LK501鏈接點數(shù)為32點入、32點出，CQM1H/CQM1通過I/O鏈接單元可與主機C200HS交換數(shù)據(jù)，這里應(yīng)注意LK501的輸入點對應(yīng)C200HS的輸出點，而LK501的輸出點對應(yīng)C200HS的輸入點。 圖2.203）Controller Link單元由于CQM1H推出了CQM1H-CLK21單元，因此CQM1H就能夠加入Controller Link網(wǎng)。在CQM1H推出之前，Controller Link網(wǎng)只能用于C200H、CS1、CV/CVM1/CVM1D等中大型PC?，F(xiàn)在多了CQM1H這種小型PC，無疑使OMRON小型PC的應(yīng)用范圍得到擴大，而且讓CQM1H這種小型機發(fā)揮了高一檔次的功能。例如，以前用戶在選型時，需幾臺甚至幾十臺PC連網(wǎng)（PC之間交換數(shù)據(jù)），要求組成Controller Link網(wǎng)，不過每臺PC控制的I/O點數(shù)在150點左右。按照I/O點數(shù)來看，選用CQM1是最合適的，但是由于CQM1不能連接Controller Link而不得不選用C200H，這樣得出的性價比就不是最好的。如今有了CQM1H，一切問題就可以迎刃而解了。只要加一個CQM1H-CLK21單元就可使CQM1H上Controller Link網(wǎng)了。這樣，配置出來的系統(tǒng)既符合控制點數(shù)的要求有滿足連接Controller Link網(wǎng)的要求，性價比當(dāng)然是最合適的了。需要注意的時CQM1H-CLK不能用在CQM1上，它只支持CQM1H機型。而且CQM1H-CPU51/CPU61才能安裝這種單元，并且只能裝一塊。CQM1H-CPU11/CPU21不支持這種單元。安裝位置也有要求，必須安裝在電源單元和CPU單元之間。有關(guān)Controller Link網(wǎng)的詳細情況請參見第13章。CQM1H/CQM1還有其它通信單元，如CompoBus/D從單元、CompoBus/S主單元等。2.5 CS1系列可編程序控制器CS1系列可編程序控制器是OMRON 99年在國內(nèi)市場上推出的新系列PC。CS1的模塊有CPU單元、電源單元、I/O單元、特殊I/O單元及CPU總線單元。CS1現(xiàn)有9種CPU單元。CS1的CPU單元上都內(nèi)置了RS232C通信口，有存儲卡、串行通信板的插槽，存貯卡和串行通信板是可選的。CS1的CPU機架最多可帶7個擴展機架，而帶C200H I/O擴展機架最多3個。CS1的CPU底板和I/O擴展底板有3、5、8、10槽的。CPU底板還有2槽的，但不能連接擴展底板。CS1基本配置如圖2.21所示。圖2.21 CS1基本配置圖CS1對中型機C200H/C200HS/C200H有很好的向下兼容性，即中型機所有的單元和特殊I/O單元及部分通信單元可用于CS1，甚至C200H的I/O擴展底板也可使用，但CS1使用自己的CPU底板。CS1使用中型機的編程器，但要換上CS1的鍵盤面紙。圖 5.22 I/O單元通道的分配圖對基本I/O單元通道的分配如圖5.22所示，字的范圍是CIO0000CIO0319。分配的順序同OMRON大型機一樣：先CPU機架，后擴展機架；先靠近CPU機架的擴展機架，后遠離CPU機架的擴展機架；在一個機架內(nèi)，先左后右（先遠離電源的，后靠近電源的）；按順序增加編號，未被占用的槽，編號時越過，不預(yù)留空號（這一點與機不同）。機架上的第一字可用編程器由缺省值CIO0000設(shè)定為CIO0000CIO0319之間的任意字。在基本I/O單元的I/O通道分配期間，特殊I/O單元和CS1 CPU總線單元將被忽略，即它們的插槽被視為空槽。對這兩類單元用另外一種辦法為它們分配通道號。特殊I/O單元占用通道CIO2000CIO2959，每個單元根據(jù)單元號分配10個字，即#0、#1、#3、單元分別占用字CIO2000CIO2959、CIO2010CIO2019、CIO2020CIO2029、，一共可以設(shè)置96個特殊單元。CS1 CPU總線單元占用通道CIO1500CIO1899，每個單元根據(jù)單元號分配25個字，即#0、#1、#3、單元分別占用字CIO1500CIO1524、CIO1525CIO1549、CIO1550CIO1574、，一共可以設(shè)置16個CPU總線單元。 與C200H相比，CS1系列的功能發(fā)生了革命性的變化，主要有如下特點：1大容量的CPU、豐富的內(nèi)部器件CS1的基本I/O點數(shù)可達5120點，是機1184點的4.3倍；程序容量250K，是機63.2K的4倍；數(shù)據(jù)存儲區(qū)448K，是機100K的4.5倍；定時器（T）4096個、計數(shù)器（C）4096個，而機定時器、計數(shù)器共計512個，CS1是機的16倍。CS1內(nèi)部器件的設(shè)置變化相當(dāng)大，機已無法與之相比，同樣的內(nèi)部器件，CS1的數(shù)量要幾倍于機。CS1的內(nèi)部器件種類多、數(shù)量大，與CV機相比毫不遜色，有些甚至超過很多。CS1設(shè)有：I/O區(qū)（CIO）、鏈接區(qū)（CIO）、CS1 CPU總線單元區(qū)（CIO）、特殊I/O單元區(qū)（CIO）、內(nèi)裝板區(qū)（CIO）、SYSMAC BUS區(qū)（CIO）、I/O終端區(qū)（CIO）、C200H特殊I/O單元區(qū)（CIO）、工作區(qū)（W）、保持區(qū)（H）、輔助區(qū)（A）、暫存區(qū)（TR）、定時器（T）、計數(shù)器區(qū)（C）、DM區(qū)、EM區(qū)、數(shù)據(jù)寄存器（DR）、索引寄存器（IR）、任務(wù)標志區(qū)（TK）、跟蹤存儲器、文件存儲區(qū)等。2指令的功能強大、功能速度極快CS1約有400條指令，它的類別及功能與CV/CVM1系列相當(dāng)，CV/CVM1有的指令CS1幾乎都有。與機相比增加的指令有：字符串處理，堆棧操作及表格數(shù)據(jù)的記錄處理，文件存儲器處理，重復(fù)處理（FOR-NEXT），塊編程，指令發(fā)送（CMND），索引寄存器處理，高速傳送，浮點數(shù)運算，及許多其它指令。這些指令極大地增強了CS1的信息處理能力，使程序變得更簡單，并且容易理解。CS1指令的基本操作數(shù)規(guī)格已由BCD轉(zhuǎn)化為二進制，因此，它的指令具有大容量的數(shù)據(jù)管理能力。由于使用高速的RISC微處理器，CS1的工作速度目前是最快的?；局噶頛D的執(zhí)行時間僅為0.04us，比機的0.104us快得多，外設(shè)服務(wù)和I/O刷新速度也比機快很多。 3CS1的程序設(shè)計、開發(fā)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化1）程序變得更簡單、并且容易理解CS1提供了索引寄存器、表格數(shù)據(jù)、重復(fù)指令、塊編程、文本串等指令，它們可以簡化程序設(shè)計、提高效率。例如，利用其中的結(jié)構(gòu)化編程的流程控制指令I(lǐng)F-THEN-IEND、FOR-NEXT等，少用或不用跳轉(zhuǎn)指令JMP/JME，可優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使程序變得更簡單、更容易理解。2）最新的視窗編程軟件提高了設(shè)計和開發(fā)效率OMRON最新推出的視窗編程軟件CX-Programmer、CX-Protocol，具有強大的顯示、監(jiān)控功能和完善的調(diào)試功能、維護功能。將計算機與CS1連接通信后，就可以利用視窗編程軟件作設(shè)計開發(fā)。視窗操作易學(xué)易會，可使用視窗環(huán)境下的各種工具，發(fā)揮剪貼板的作用，在同時開發(fā)的不同程序之間剪貼和粘貼程序語句。視窗操作極大地改進了系統(tǒng)的設(shè)計，縮短了開發(fā)時間。CX-Programmer提供了結(jié)構(gòu)化編程、多任務(wù)程序開發(fā)的新方法，可把程序分成多個任務(wù)單