欧姆龙.docx

1、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

2、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4us80us。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

3、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。C200

4、H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（PC Link），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

5、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

6、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C200H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，机突出特点是它的通信组网能力强。例如，C

7、PU单元除自带的RS232C口外，还可插上通信板，板上配有RS232C、RS422/RS485口，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。机可加入OMRON的高层信息网Ethernet网，还可加入中层控制网Controller Link网，而C200H、C200HS不可以。1999年OMRON在中国市场上又推出比机功能更加完美的CS1系列机型，虽然CS1兼容了机的功能，但不能简单地看作是机改进，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在推出机的同时，就推出P型机的升级产品

8、，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

9、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/S I/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90mm65mm33mm。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

10、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。CPM2C CPU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

11、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OMRON PC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

12、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Controller Link网，还支持协议宏通信功能。可以看出，最近几年OMRON PC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C200H、CV系列和新推出CPM2A、CQM1H和CS1系列PC予以简介。51 C200H系列可编程控制器C200H是C200HX/HG/HE的简称，它是中型机C200H/C200HS的后续机型。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

13、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C200H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，极大地增强了机的通信联网功能。CPU上的DIP开关设定PC的工作方式。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5.1 C200H CPU单元的

14、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2 ON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列出机各种规格的内存卡，用户可根据需要选用。表5.1 机各种内存卡存储器型号容量EEPROMC200HW-ME04K4K字C200HW-ME08K8K字C

15、200HW-ME16K16K字C200HW-ME32K32K字EPROMC200HS-MP16K16K字或32K字机一共有几十种CPU单元，表5.2列出C200H与C200HS、C200H的基本性能比较。表5.2 C200H与C200HS、C200H的基本性能比较项目规格C200HC200HSC200H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0.3751.313us0.752.25us应用指令0.4us以上数10us34724us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DM6144字6144字1000字固定DM51

16、2字512字1000字扩展DM3000字3000字无EM最多6K16存储体无无继电器区I/O位(远程I/O使用)6401184880（1680）880（1680）IR位6000多6000多3000多SR位10161016312TR位888HR位160016001600AR位448448448LR位102410241024TIM/CNT512512512I/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C200HECPU11都有所有机型都有部分有或配内存卡时有C200H的CPU机架可连接2或3个

17、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5.3 C200H扩展配置（带3个I/O扩展机架）C200H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。C200H基

18、本I/O单元的I/O地址分配规则是：C200H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0002，5槽机架0004，8槽机架0007，10槽机架0009）；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IR00900IR00915。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

19、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09、AF，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+N10109+N10(N=09)或400+N10409+N10(N=AF)，每一个单元还在内存工作区中分配100个DM字，字号为DM1000+N100DM1099+N100。C200H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C200H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

20、介绍见第六章。2通信板与通信协议宏功能机有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。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SYSMAC Link、SYSMAC NET Link、Controller Link、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

21、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5.4 机的通信板图5.5为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

22、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000999，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5.5 机与外围设备通信图5.6 PMCR的编程方法图5.7为

23、PMCR使用举例。图5.7（a）为机与外围设备通信的连接图，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5.7 PMCR使用举例3通信联网C200H通信联网功能要强于C200HS/C200H，例如，C200H可以入OMRON的高层信息网Ethernet和中层控制网Controller Link，而C200HS/C200H则不能。即使入同样的网如SYSMAC Link、SYSMAC NET网，C200H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。机在入上述四种网时，要在CP

24、U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。机兼容C200H的通信单元，即可以使用C200H的通信单元接入HOST Link网、PC Link网，也可以在机上配置Remote I/O主单元形成远程网。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。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。5.2 CV系列可编程序控制器OMRON CV系列PC属大型机，它的

25、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（Sequence Function Chart）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

26、的扫描时间。图5.8位CV机的CPU面板图。图5.8 CV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

27、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

28、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。5I/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10ms100ms刷新所有的I/O。过零刷新，当交变信号过零时刷新。6CV机的特殊功能单元相当丰

29、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。7CV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SYSMAC BUS或SYSMAC BUS/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。53 CPM2A系列可编程

30、序控制器表5.3列出CPM2A的各种CPU单元表5.3 CPM2A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-A20I/O点，交流电源CPM2A-20CDR-D20I/O点，直流电源CPM2A-30CDR-A30I/O点，交流电源CPM2A-30CDR-D30I/O点，直流电源CPM2A-40CDR-A40I/O点，交流电源CPM2A-40CDR-D40I/O点，直流电源CPM2A-60CDR-A60I/O点，交流电源CPM2A-60CDR-D60I/O点，直流电源CPU单元晶体管输出（内置RS232C端口）CPM2A-20CDT-D20I/

31、O点，直流电源（NPN）CPM2A-20CDT1-D20I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-30CDT-D30I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-30CDT1-D30I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-40CDT-D40I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-40CDT1-D40I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-60CDT-D60I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-60CDT1-D60I/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