- 機器自動化控制器原理與應用
- 徐世許
- 3280字
- 2020-12-04 16:25:45
1.6 OMRONPLC發展概況
PLC的種類很多,其實現的功能、內存容量、控制規模、外形等方面均存在較大差異。PLC的分類沒有一個嚴格的統一標準,一般是按照結構形式、控制規模、實現的功能進行大致地分類。
1)按結構分類:PLC按照硬件的結構形式可以分為整體式和組合式。整體式PLC外觀上是一個長方形箱體,又稱箱體式PLC。組合式PLC在硬件構成上具有較高的靈活性,其模塊可以像拼積木似的進行組合,構成具有不同控制規模和功能的PLC,因此這種PLC又稱為模塊式或積木式PLC。
2)按控制規模分類:控制規模主要是指控制開關量的輸入、輸出點數及模擬量的輸入、輸出路數。但主要以開關量計數,模擬量的路數可折合成開關量的點數,一般一路相當于8~16點。根據I/O點數的不同,PLC大致可分為微型機、小型機、中型機及大型機、超大型機。
3)按生產廠家分類:目前世界上能生產PLC的廠家較多,在中國市場占有較大份額、較有影響的公司有:德國西門子公司、日本OMRON公司、日本三菱公司、美國ROCK- WELL公司、法國施耐德公司、日本松下電工公司等。
對于PLC,一般應從基本性能、特殊功能及通信聯網3個方面考察其性能。基本性能包括指令系統、工作速度、控制規模、程序容量、PLC內部器件、數據存儲器容量等。特殊功能指中斷、A-D、D-A、溫度控制等,模塊式PLC的特殊功能是由智能單元完成的。通信聯網是指PLC與各種外設通信及PLC組成各種網絡,這一功能通常由專用通信板或通信單元完成。
日本OMRON公司是世界上生產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,在國內用戶中享有較高聲譽。
OMRON公司從20世紀80年代至今,產品多次更新換代,下面依時間順序對其發展情況做一簡單回顧。
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PLC指令少,而且指令執行時間長,內存也小,內部器件有限,PLC體積大。例如,C20僅20條指令,基本指令執行時間為4~80μs。
隨后小型機換代出現P型機,替代了C20。P型機I/O點數最多可達148點。指令增加到37條,指令執行的速度加快了,基本指令執行時間為4μs,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,在當時的小型機市場上獨占鰲頭。
80年代后期,OMRON開發出H型機,大、中、小型對應有C2000H/C1000H、C200H、C60H/C40H/C28H/C20H。大、中型機為模塊式結構,小型機為整體式結構。H型機的指令增加較多,有100多種,特別出現了指令的微分執行,一條指令可頂多條指令使用,為編程提供了方便。H型機指令的執行速度又加快了,大型H型機基本指令執行時間為0.4μs,而C200H機也只有0.7μs。H型機的通信功能增強了,甚至小型H型機也配有RS-232C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,結構合理,功能齊全,為當時中型機中較優秀的機型,獲得了非常廣泛的應用。C200H曾用于太空實驗站,開創了業界先例。
90年代初期,OMRON推出無底板模塊式結構的小型機CQM1。CQM1控制I/O點數最多可達256點。CQM1的指令已超過100種,它的速度較快,基本指令執行時間為0.5μs,比中型機C200H還要快。CQM1共有7種CPU單元,每種CPU單元都帶有16個輸入點(稱為內置輸入點),有輸入中斷功能,都可接增量式旋轉編碼器進行高速計數,計數頻率單相為5kHz、兩相為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帶有模擬量設定功能,CPU43有高速脈沖I/O端口,CPU44有絕對式旋轉編碼器端口,CPU45有A-D、D-A端口。CQM1采用模塊式結構,有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RS-232C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型機有顯著的提高,增強了OMRON在大型機方面的競爭實力。1998年底,OMRON推出了CVM1D雙機熱備系統,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。
值得注意的是進入90年代后,OMRON更新換代的速度明顯加快,OMRON在中型機和小型機上又有不少技術更新。
中型機從C200H發展到C200HS。C200HS于1996年進入中國市場,到了1997年全新的中型機C200HX/HG/HE(統稱為α機)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,α機的突出特點是它的通信組網能力強。例如,CPU單元除自帶的RS-232C口外,還可插上通信板,板上配有RS-232C、RS-422/RS-485口,α機使用協議宏功能指令,通過上述各種串行通信口與外圍設備進行數據通信。α機可加入OMRON的高層信息網Ethernet網,還可加入中層控制網Controller Link網,而C200H、C200HS不可以。
1999年OMRON在中國市場上又推出α機的后續機型,即功能更加完美的CS1機,CS1兼容了α機的功能,性能上做了很大的改進。CS1屬大中型機,分為CS1G、CS1H、CS1D 3個子系列。
OMRON在小型機方面也取得了長足的進步。1997年,OMRON在推出α機的同時,就推出P型機的升級產品,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,基本指令執行時間為0.72μs,程序容量達2048字,單相高速計數達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、模擬量設定、子程序調用、宏指令功能等。通信功能也增強了,可實現PLC與PLC鏈接、PLC與上位機通信、PLC與PT鏈接。
1999年前后,OMRON在推出CS1系列的同時,在小型機方面相繼推出CPM2A/CPM2C/CPM2AE、CQM1H等機型。
CPM2A是CPM1A之后的另一系列機型。CPM2A的功能比CPM1A有新的提升,例如,CPM2A指令的條數增加、功能增強、執行速度加快,可擴展的I/O點數、PLC內部器件的數目、程序容量、數據存儲器容量等也都增加了;所有CPM2A的CPU單元都自帶RS-232C口,在通信聯網方面比CPM1A改進不少。
CPM2C具有獨特的超薄、模塊化設計。它有CPU單元和I/O擴展單元,也有模擬量I/O、溫度傳感和CompoBus/S I/O鏈接等特殊功能單元。CPM2C的I/O采用I/O端子臺或I/O連接器形式。每種單元的體積都極小,僅有90mm×65mm×33mm。CPU單元使用DC電源,共有10種型號,輸出是繼電器或晶體管形式,有的CPU單元帶時鐘功能。CPM2C的I/O擴展單元共有10種型號,輸出有繼電器或晶體管形式。CPM2C最多可擴展到140點,單元之間通過側面的連接器相連。CPU單元有RS-232C口。CPM2C使用專用的通信接口單元CPM2C-CIF01/CIF02,可把外設端口轉換為RS-232C口或RS-422/RS-485口。CPM2C CPU單元的基本性能、特殊功能和通信聯網的功能與CPM2A相一致。
CPM2AE是OMRON公司專為中國市場開發的,該機型僅有60點繼電器輸出的CPU單元,是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)、RS-232C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的升級換代產品。在延續原先CQM1所有優點的基礎上,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在三大性能方面做了較大的提升和充實:I/O控制點數、程序容量和數據容量均比CQM1翻一番;提供多種先進的內裝板,能勝任更加復雜和柔性的控制任務;CQM1H可以加入Controller Link網,還支持協議宏通信功能。
OMRON小型機的發展極為迅速,從80年代的C120、C20、C60P等,到90年代的CPM1、CPM1A、CQM1等,再到2000年的CPM2A/2AE、CPM2C、CQM1H等系列。在當今越來越激烈的競爭環境下,為進一步降低成本和改進質量,創造更大的附加值,OMRON開發了面向21世紀的新機型CJ1/CJ2系列,它具有更快的處理能力、更小的尺寸、更迅速的數據傳送等特點,滿足高速、小型、無縫的要求,能在先進的機器控制領域發揮小巨人的作用,而且在設計和開發方面采用了以任務為單位的編程方式,大大提高了設計效率。
2005年之后,OMRON公司為適應市場的需要,又推出了新一代的CP1系列小型機。CP1包括CP1H、CP1L和CP1E 3個子系列。CP1具有“高度擴展性”的多功能一體PLC,它簡易、靈活、多功能一體、開放和緊湊的特點不僅迎合了現代小型PLC的發展趨勢,而且滿足了用戶對高功能、高度集成、高維護性能、低成本的追求。它具有和OMRON CJ1/CS1系列兼容的體系結構和指令系統;尺寸與以往小型機CPM*系列相同,但處理速度提高了10倍。通過CP1實現高速處理、多種功能的組合,能方便地解決用戶的各種問題。
目前,OMRON主推的PLC機型:大中型機CS1,小型機CJ1/CJ2、CP1。
2011年,OMRON推出新一代NJ系列控制器,NJ從硬件到軟件全面升級,它保持了PLC高可靠性的特點,功能大幅躍進。NJ實際為可編程自動化控制器,鑒于其在運動控制方面的卓越能力,故稱NJ為機器自動化控制器。
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