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欧姆龙
OMRON可编程序控制器简介
日本OMRON公司是世界上生产可编程序控制器（PC）的著名厂家之一，OMRON的大、中、小、微型机各具特色各有所长，在中国市场上的占有率位居前列，在国内用户中享有较高声誉。
对于PC，一般应从基本性能、特殊功能及通信联网三个方面考察其性能。
基本性能包括指令系统、工作速度、控制规模、程序容量、PC内部器件、数据存储器容量等。
特殊功能指中断、A/D、D/A、温度控制等，模块式PC的特殊功能是由智能单元完成的。
通信联网是指PC与各种外设通信及PC组成各种网络，这一功能通常由专用通信板或通信单元完成。
OMRON公司从80年代至今，产品多次更新换代，下面依时间顺序对其发展情况作一简单回顾。
80年代初期，OMRON的大、中、小型机分别为C系列的C2000、C1000、C500、C120、C20等。
这些型号的PC指令少，而且指令执行时间长，内存也小，内部器件有限，PC体积大。
例如，C20仅20条指令，基本指令执行时间为4us~80us。
上述产品目前已基本被淘汰。
随后小型机换代出现P型机，替代了C20机。
P型机I/O点数最多可达148点。
指令增加到37条，指令执行的速度加快了，基本指令执行时间为4us，体积也明显缩小。
P型机有较高的性能价格比，且易于掌握和使用，因而具有较强的竞争力，在当时的小型机市场上独占鳌头。
80年代后期，OMRON开发出H型机，大、中、小型对应由C2000H/C1000H、C200H、C60H/C40H/C28H/C20H。
大、中型机为模块式结构，小型机为整体式结构。
H型机的指令增加较多，有100多种，特别出现了指令的微分执行，一条指令可顶多条指令使用，为编程提供了方便。
H型机指令的执行速度又加快了，大型H机基本指令执行时间才0.4us，而C200H机也只有0.7us。
H型机的通信功能增强了，甚至小型H机也配有RS232C口，与计算机可以直接通信。
大型机C2000H的CPU可进行热备配置，其一般的I/O单元还可在线插拔。
中型机C200H的特殊功能模块很丰富，结构合理，功能齐全，为当时中型机中较优秀的机型，获得了非常广泛的应用。
C200H曾用于太空实验站，开创业界先例。
另外，OMRON还开发出微型机SP20/SP16/SP10。
这类机型点数少，最少10点，但可自身联网（PCLink），最多可达80点。
它的体积很小，功能单一，价格较低，特别适合于安装空间小、点数要求不多的继电控制场合。
90年代初期，OMRON推出无底板模块式结构的小型机CQM1。
CQM1控制I/O点数最多可达256点。
CQM1的指令已超过100种，它的速度较快，基本指令执行时间为0.5us，比中型机C200H还要快。
CQM1的DM区增加很多，虽为小型机，但DM区可达6K，比中型机C200H的2K大很多。
CQM1共有7种CPU单元，每种CPU单元都带有16个输入点（称为内置输入点），有输入中断功能，都可接增量式旋转编码器进行高速计数，计数频率单相5kHz、两相2.5kHz。
CQM1还有高速脉冲输出功能，标准脉冲输出可达1kHz。
此外，CPU42带有模拟量设定功能，CPU43有高速脉冲I/O端口，CPU44有绝对式旋转编码器端口，CPU45由A/D、D/A端口。
CQM1虽然是小型机，但采用模块式结构，像中型机一样，也由A/D、D/A、温控等特殊功能单元和各种通信单元。
CQM1的CPU单元除CPU11外都自带RS232C通信口。
在CQM1推出之前，OMRON推出大型及CV系列，其性能比C系列大型H机有显著的提高，它极大地提高了OMRON在大型机方面的竞争实力。
1998年底，OMRON推出了CVM1D双极热备系统，它具有双CPU单元和双电源单元，不仅CPU可热备，而且电源也可热备。
CVM1D继承了CV系列的各种功能，可以使用CV的I/O单元、特殊功能单元和通信单元。
CVM1D的I/O单元可在线插拔。
值得注意的是进入90年代后，OMRON更新换代的速度明显加快，特别是后5年，OMRON在中型机和小型机上又有不少技术更新。
中型机从C200H发展到C200HS。
C200HS于1996年进入中国市场，到了1997年全新的中型机C200Hα又来了。
它的性能比C200HS又有显著提高。
除基本性能比C200HS提高外，α机突出特点是它的通信组网能力强。
例如，CPU单元除自带的RS232C口外，还可插上通信板，板上配有RS232C、RS422/RS485口，α机使用协议宏功能指令，通过上述各种串行通信口与外围设备进行数据通信。
α机可加入OMRON的高层信息网Ethernet网，还可加入中层控制网ControllerLink网，而C200H、C200HS不可以。
1999年OMRON在中国市场上又推出比α机功能更加完美的CS1系列机型，虽然CS1兼容了α机的功能，但不能简单地看作是α机改进，而是一次质的飞跃，它的性能突飞猛进。
CS1代表了当今PC发展的最新动向。
OMRON在小型机方面也取得了长足的进步。
1997年，OMRON在推出α机的同时，就推出P型机的升级产品，即小型机CPM1A。
关于CPM1A已在第2章、第3章详细介绍过。
与P型机相比，CPM1A体积很小，只及同样I/O点数P型机的1/2，但是它的性能改进很大，例如，它的指令有93种、153条，基本指令执行时间为0.72us，程序容量达2048字，单相高速计数达5kHz（P型机为2kHz）、两相为2.5kHz（P型机无此功能），有脉冲输出、中断、模拟量设定、子程序调用、宏指令功能等。
通信功能也增强了，可实现PC与PC链接、PC与上位机通信、PC与PT链接。
1999年，OMRON在推出CS1系列的同时，在小型机方面相继推出CPM2A/CPM2C/CPM2AE、CQM1H等机型。
CPM2A时CPM1A之后的另一系列机型。
CPM2A的功能比CPM1A有新的提升，例如，CPM2A指令的条数增加、功能增强、执行速度加快，可扩展的I/O点数、PC内部器件的数目、程序容量、数据存储器容量等也都增加了；所有CPM2A的CPU单元都自带RS232C口，在通信联网方面比CPM1A改进不少。
CPM2C具有独特的超薄、模块化设计。
它由CPU单元和I/O扩展单元，也有模拟量I/O、温度传感和CompoBus/SI/O链接等特殊功能单元。
CPM2C的I/O采用I/O端子台或I/O连接器形式。
每种单元的体积都极小，仅有90mm×65mm×33mm。
CPU单元使用DC电源，共有10种型号，输出是继电器或晶体管形式，有的CPU单元带时钟功能。
CPM2C的I/O扩展单元共有10种型号，输出有继电器或晶体管形式，有的CPU单元带时钟功能。
CPM2C的I/O扩展单元共有10种型号，输出有继电器或晶体管形式。
CPM2C最多可扩展到140点，单元之间通过侧面的连接器相连。
CPU单元由RS232C口。
CPM2C使用专用的通信接口单元CPM2C-CIF01/CIF02，可把外设端口转换为RS232C口或RS422/RS485口。
CPM2CCPU单元的基本性能、特殊功能和通信联网的功能与CPM2A相一致。
CPM2AE时OMRON公司专为中国市场开发的，该机型仅有60点继电器输出的CPU单元，使CPM2A-60CDR-A的简化机型。
CPM2AE删除CPM2A的一些功能以减少成本，降低售价。
被删除的功能主要有：
后备电池（可选）、RS232端口、CTBL指令（寄存器比较指令）等。
其它功能则与CPM2A完全相同。
CQM1H是小型机CQM1的升级换代产品。
CQM1是OMRONPC家族中的一朵奇葩，它有漂亮的外表，拥有齐全的功能。
而CQM1H在延续原先CQM1所有优点的基础上，提升并充实了CQM1的多种功能。
CQM1H对CQM1有很好的兼容性，对原先使用CQM1的老用户来说，升级换代十分方便。
CQM1H的推出更加巩固OMRON在中小型PC领域无与伦比的优势。
CQM1H在三大性能方面作了重大的提升和充实：
I/O控制点数、程序容量和数据容量均比CQM1的翻一番；提供多种先进的内装板，能胜任更加复杂和柔性的控制任务；CQM1H可以加入ControllerLink网，还支持协议宏通信功能。
可以看出，最近几年OMRONPC技术的发展日新月异，升级换代呈明显加速趋势，这是计算机技术飞速发展和市场激烈竞争的必然结果。
限于篇幅，本章选择OMRON当今的主流机型C200Hα、CV系列和新推出CPM2A、CQM1H和CS1系列PC予以简介。
5．1C200Hα系列可编程控制器
C200Hα是C200HX/HG/HE的简称，它是中型机C200H/C200HS的后续机型。
α机的模块有电源单元、CPU单元、基本I/O单元、特殊功能单元和通信单元，所有模块通过其底部的总线插头安装在CPU底板或I/O扩展底板上。
图5.1为C200Hα的一种CPU单元面板图。
CPU单元上有内存卡（存储器）的插槽，可插接多种存储器盒。
外设端口接外围设备如编程器等。
有些α机的CPU单元由RS232C口。
在CPU上有一个通信板的插槽，插上通信板后，极大地增强了α机的通信联网功能。
CPU上的DIP开关设定PC的工作方式。
α机有存储介质为EPROM（电可编程制度存储器）和EEPROM（电可擦可编程序只读存储器）两种形式的内存卡（存储器盒），如图5.2所示。
CPU可以直接读写EEPROM内存卡，CPU改写EEPROM的次数几乎不受限制，图5.1C200HαCPU单元的面板图
但对于EPROM内存卡，CPU只能读出，不能写入，要将程序写入EPROM，应使用PROM写入器。
内存卡能长期保存数据，不需要任何后备电源。
内存卡安装在CPU的专用插槽上。
用户程序、PC设置、I/O注释、DM区域和其它数据区域的数据可以作为一个整体保存到内存卡中，以防误操作而修改。
当CPU的DIP开关位2ON时，内存卡中的内容会在上电时自动地传送至CPU中。
在改变控制功能时，可方便地用替换内存卡来改变设定的程序。
图5.2内存卡
表5.1列出α机各种规格的内存卡，用户可根据需要选用。
表5.1α机各种内存卡
存储器
型号
容量
EEPROM
C200HW-ME04K
4K字
C200HW-ME08K
8K字
C200HW-ME16K
16K字
C200HW-ME32K
32K字
EPROM
C200HS-MP16K
16K字或32K字
α机一共有几十种CPU单元，表5.2列出C200Hα与C200HS、C200H的基本性能比较。
表5.2C200Hα与C200HS、C200H的基本性能比较
项目
规格
C200Hα
C200HS
C200H
指令数
基本指令
14条
14条
12条
应用指令
231条
215条
160条
执行时间
基本指令
0.1us以上
0.375~1.313us
0.75~2.25us
应用指令
0.4us以上
数10us
34~724us
存储器
程序存储器
最大63.2K字
最大15.2K字
最大7.2K字
标准DM
6144字
6144字
1000字
固定DM
512字
512字
1000字
扩展DM
3000字
3000字
无
EM
最多6K×16存储体
无
无
继电器区
I/O位（远程I/O使用）
640~1184
880（1680）
880（1680）
IR位
6000多
6000多
3000多
SR位
1016
1016
312
TR位
8
8
8
HR位
1600
1600
1600
AR位
448
448
448
LR位
1024
1024
1024
TIM/CNT
512
512
512
I/O单元连接
I/O扩展机架
最多2或3个
最多2个
最多2个
特殊I/O单元
最多16个
最多10个
最多10个
CPU功能
RS232C口
部分有
部分有
没有
时钟功能
除C200HE~CPU11都有
所有机型都有
部分有或配内存卡时有
C200Hα的CPU机架可连接2或3个I/O扩展机架，这取决于CPU的型号，图5.3位CPU机架带3个I/O扩展机架。
CPU机架由CPU底板、CPU单元、电源单元和I/O单元组成，I/O扩展机架由I/O扩展底板、电源单元和I/O单元组成。
这两种机架的槽数最多有10个，还有3、5、8槽的。
图5.3C200Hα扩展配置（带3个I/O扩展机架）
C200Hα的CPU机架可连接2或3个I/O扩展机架，这取决于CPU的型号，图5.3为CPU机架带3个I/O扩展机架。
CPU机架由CPU底板、CPU单元、电源单元和I/O单元组成，I/O扩展机架由I/O扩展底板、电源单元和I/O单元组成。
这两种机架的槽数最多有10个，还有3、5、8槽的。
C200Hα基本I/O单元的I/O地址分配规则是：
C200Hα的I/O点为5位数，前3位为通道号，第1位为机架号，CPU主机架为0，最靠近主机架的I/O扩展机架为1，最后一个为3；接着确定单元的槽位号，从机架的最左边开始依次为00，01，…，09（3槽机架槽位号00~02，5槽机架00~04，8槽机架00~07，10槽机架00~09）；最后2位是I/O点在单元上的编号。
例如，10槽的CPU机架上，最靠近CPU单元是16点输入单元，则输入点的编号范围为IR00900~IR00915。
若在机架上装有特殊功能单元或通信单元，在分配地址时，和空槽一样处理，占用槽位号，但不占用通道号，即该槽位号所对应的通道并不被特殊功能单元或通信单元占用，该通道可作为内部工作字使用。
特殊功能单元的通道与它所占据的槽位号无关，而要根据设定的单元号N来确定。
其单位号范围是0~9、A~F，各单元的单位号N不能重复，最多可用16个特殊单元。
根据单元号，每一个特殊功能单元分配有10个IR通道，通道号为100+N×10~109+N×10（N=0~9）或400+N×10~409+N×10（N=A~F），每一个单元还在内存工作区中分配100个DM字，字号为DM1000+N×100~DM1099+N×100。
C200Hα的特殊功能单元和通信联网有以下特点：
1．特殊功能单元丰富
C200Hα完全兼容C200HS/C200H的特殊功能单元，非常丰富，接近20种，见表6.1。
有关特殊功能单元的介绍见第六章。
2．通信板与通信协议宏功能
α机有C200HS/C200H所不具备的通信板和通信协议宏功能，图5.4列出了各种通信板。
α机除C200HE-CPU11-E外，其它机型都可以使用通信板，通信板安装在CPU的插槽上。
通信板有的带总线连接器，有的带RS232C、RS422/RS485串行口，有的两者兼而有之。
其中，01、04通信板上的总线连接器是与SYSMACLink、SYSMACNETLink、ControllerLink、PC卡等通信单元连接的端口，04、05、06通信板具有通信协议宏功能，支持下列7种用于OMRON外围设备的标准通信序列：
（1）温度控制器序列；
（2）智能信号处理器序列；
（3）条形码读入器序列；
（4）激光测微器序列；
（5）可视检测系统序列；
（6）ID控制器序列；
（7）Hayes，AT控制（调制解调器）序列。
图5.4α机的通信板
图5.5为α机与外围设备通信的示意图。
C200HS/C200H与温度控制器、条形码读入器等外围设备通信时，要使用ASCII单元并编写BASIC程序，而α机加装带有通信协议宏功能的通信板，只用几条梯形图指令，将通信程序插入梯形图程序中，就可以与外围设备通信，实时处理各类现场数据。
除使用标准通信协议外，还可使用通信协议支持软件C200HW-ZW3AT1-E（即PPS，DOS版）或SYSMAC-PST（Windows版），对非OMRON的外围设备通过简单的操作编制用户通信协议，即创建符合外围设备要求的数据发送/接收通信帧，形成特定应用的序列，最多可登记1000个通信序列，序列号000~999，每一序列最多16步。
用户通信协议用PSS或PST写入通信板中。
用户在程序中使用通信协议宏功能指令PMCR，调用序列号，就可以方便地使用通信板中内置的标准通信序列或用户通信序列，同配有RS232C口或RS422/RS485口的外围设备通信，交换数据。
图5.6为通信协议宏功能指令PMCR的编程方法。
PMCR指令的非执行/执行的判定，用标志28908（端口A）、28912（端口B）来确认。
图5.5α机与外围设备通信
图5.6PMCR的编程方法
图5.7为PMCR使用举例。
图5.7（a）为α机与外围设备通信的连接图，α机通过通信板上的端口A连接温度控制器E5J-A2H02。
在图5.7（b）中，PMCR调用通信序列205，向#3温度控制器写入目标值85℃。
图5.7PMCR使用举例
3．通信联网
C200Hα通信联网功能要强于C200HS/C200H，例如，C200Hα可以入OMRON的高层信息网Ethernet和中层控制网ControllerLink，而C200HS/C200H则不能。
即使入同样的网如SYSMACLink、SYSMACNET网，C200Hα的通信功能也扩大了，它不仅支持C模式，还支持CV模式（FINS）通信指令。
α机在入上述四种网时，要在CPU上插入通信板C200HW-COM01/04，并通过总线连接器把通信板与通信单元连接起来。
α机兼容C200H的通信单元，即可以使用C200H的通信单元接入HOSTLink网、PCLink网，也可以在α机上配置RemoteI/O主单元形成远程网。
α机也有B7A接口单元进行远程扩展，使用和CQM1同样型号的链接终端。
另外，以α机为主体可形成CompoBus/D、ComoBus/S网，这是OMRON新近推出的两种设备器件网，作为旧机型C200H则做不到。
α机CPU自带的RS232C口支持上位链接、无协议链接、1:
1PC链接、NT链接等。
5.2CV系列可编程序控制器
OMRONCV系列PC属大型机，它的性能比C系列大型H机有明显的提高，有CVM1-CPU01-V2/CPU11-V2/CPU21-V2、CV500/CV1000/CV2000等型号。
CVM1采用梯形图编程，而CV除梯形图外，还可以使用顺序功能图SFC（SequenceFunctionChart）编程。
CV系列PC有以下特点：
1．改进了系统结构
CV系列PC采用统一的总线结构和多微处理器的设计。
第一条总线是I/O总线，用于进行CPU与一般的I/O通信。
第二条总线是CPU总线，使得无需CPU控制，也可在CPU和属于CPU总线单元的通信单元之间进行高速的、点对点的总线通信，这种结构不但方便了通信，而且使执行程序及通信处理分开，减少PC的扫描时间。
图5.8位CV机的CPU面板图。
图5.8CV机的CPU面板
CV机CPU提供RS232C、RS422口，可以通过开关进行选择。
CV机除基本内存外，还可选内存卡及扩展数据存储器，以提高存储容量。
2．指令功能强、运算速度快
CV机有170种共计333条指令，CVM1机则有284种共计515条指令，远远多于C2000H的174条指令。
同样类型的指令，功能加强了。
如定时指令，除了C2000H有的，还增加了可累计计时的、可长计时、可多输出的。
长计时的计时值可长达115天，精度为+0.1/-0.1秒。
功能强还表现为，有的指令可带↑（上升沿执行）、↓（下降沿执行）及！
（立即刷新）的前缀，可使一条指令起到原先多条指令的作用。
指令执行时间短，基本指令（LD）执行时间仅0.15us，而C2000H为0.4us。
3．内部器件增多
CV机基本的I/O点数最多可达2048，是C2000H的2倍。
CV机内部器件种类多，而且数量大。
除输入输出继电器（CIO）、内部辅助继电器（CIO）、数据链接继电器（CIO）、保持继电器（CIO）、暂存继电器（TR）、特殊辅助继电器（A）、定时器（T）、计数器（C）、数据存储器（D）外，还有CPU总线链接继电器（G）、扩展数据存储器（EM）、数据寄存器（DR）、变址寄存器（IR）、步标志、转移标志等。
即使C2000H有的器件，CV机的数量也大为增加，如数据存储区，C2000H仅6656字，而CV1000可达24576字。
CV机的定时器、计数器分开，数量各为1024个，也比C2000H多得多。
4．程序存储器容量大
CV机程序容量为30K/62K，而且还有文件存储器支持，后者容量可达1M。
另外，还可选用内存卡，用于存储用户程序，有RAM、EPROM、EEPROM类型，卡的容量可多达512K。
5．I/O刷新的方法多
CV机的I/O刷新的方法多，有：
带前缀！
指令的刷新，执行指令的同时进行刷新。
循环刷新，完成一个循环，即对所有的I/O进行刷新。
传统的PC都是用这种方式刷新。
定时刷新，如定时10ms～100ms刷新所有的I/O。
过零刷新，当交变信号过零时刷新。
6．CV机的特殊功能单元相当丰富
CV机的特殊功能单元有二十几种，见表6.1，这显示出CV机功能的强大性。
如在CV机上安装个人计算机单元后，可以像普通计算机一样配置显示器、键盘、硬盘、软驱、鼠标、打印机，此时，这台CV机既具有高可靠控制功能，也具有一般微机的信息处理能力强的特点，使CV机的应用上到一个新台阶。
7．CV机组网能力强
CV机组网能力强，可组成OMRON的各种FA网络。
CV机可以组成OMRON的高层信息网、中层控制网，并可作为网关或网桥使用，进行三级通信。
CV机也可以组成低层的I/O器件网，如SYSMACBUS或SYSMACBUS/2，直接与现场的I/O器件相连，对机器设备进行实时的控制。
5．3CPM2A系列可编程序控制器
表5.3列出CPM2A的各种CPU单元
表5.3CPM2A的各种CPU单元
名称
型号
规格
CPU单元
继电器输出
（内置RS232C端口）
CPM2A-20CDR-A
20I/O点，交流电源
CPM2A-20CDR-D
20I/O点，直流电源
CPM2A-30CDR-A
30I/O点，交流电源
CPM2A-30CDR-D
30I/O点，直流电源
CPM2A-40CDR-A
40I/O点，交流电源
CPM2A-40CDR-D
40I/O点，直流电源
CPM2A-60CDR-A
60I/O点，交流电源
CPM2A-60CDR-D
60I/O点，直流电源
CPU单元
晶体管输出
（内置RS232C端口）
CPM2A-20CDT-D
20I/O点，直流电源（NPN）
CPM2A-20CDT1-D
20I/O点，直流电源（PNP）
CPM2A-30CDT-D
30I/O点，直流电源（NPN）
CPM2A-30CDT1-D
30I/O点，直流电源（PNP）
CPM2A-40CDT-D
40I/O点，直流电源（NPN）
CPM2A-40CDT1-D
40I/O点，直流电源（PNP）
CPM2A-60CDT-D
60I/O点，直流电源（NPN）
CPM2A-60CDT1-D
60I/O点，直流电源（PNP）
由表5.3可以看出，通过电源（AC或DC）、输出（继电器/晶体管）和I/O点数（20/30/40/60）的组合，CPM2A共有16种CPU单元。
CPM2A和CPM1A使用相同的I/O扩展单元、特殊功能单元和通信单元，扩展方法同CPM1A相同，见第2章。
CPM2A
升级会员 