1.7 OMRON可編程自動化控制器

眾所周知，PLC以高可靠性著稱，其硬件芯片的選用相對保守。基于系統可靠性考慮，PLC并不像計算機那樣總是采用最先進的芯片，而是選用那些經過考驗證明為非常成熟、十分可靠的芯片。例如，目前應用于個人計算機的Intel Core i7系列的CPU，其工作頻率達到3.2GHz，而PLC的CPU與計算機的相比，處在相當落后的地步，很多仍停留在單片機的水平，它的工作頻率低，一般不超過0.1GHz，這樣低的工作速度限制了PLC自身的能力，在面對運算量大、實時性要求高的控制任務時，PLC往往力不從心。隨著機器自動化水平的提高，對運動控制的要求越來越高，而PLC解決復雜的運動控制任務時，需配置運動控制單元或位置控制單元，CPU單元要管理和協調這些高功能單元，由于PLC采用循環掃描工作方式，受掃描周期時間的限制，CPU單元與高功能單元交換信息時無法達到理想的高速度，而且控制程序編寫較為麻煩，有一些精密、高速、復雜的運動控制尚無法完成。到目前為止，PLC拘泥于稱為DM、CIO等硬件實際物理地址的編程，程序的重用性比較差；而且，運動編程使用與高功能單元機號相關特定的一段DM、CIO區域，一旦高功能單元機號發生改變，程序就無法再用了，必須修改。

針對目前PLC存在的問題，OMRON公司從硬件體系和軟件體系進行全新的架構設計，2011年推出具有劃時代意義的新產品：NJ系列的機器自動化控制器。

NJ從外觀上看，是一臺小巧玲瓏的PLC，但從內部的硬件結構上看，其配置相當于一臺個人計算機，例如，CPU采用時下先進的微處理器，工作頻率達到1.66GHz，比較單片機的0.1GHz的工作頻率，兩者顯然不在一個檔次上。全新的設計為NJ整體性能躍升打下堅實的基礎。

1.7.1 NJ的特點

NJ凝聚了機器自動化所需要的各種高端功能，它的主要特點如下：

1.繼續保持PLC高可靠性的優良傳統

OMRON與世界上著名的芯片生產廠商Intel進行戰略合作，由對方提供最先進的CPU等核心器件，集幾十年生產PLC的專業經驗，開發推出的NJ具有與CJ系列PLC相同的質量水平和系統魯棒性。

2.指令系統與國際標準IEC61131-3完全接軌

為了提高編程的生產性，實現了以變量為基礎的編程，開發了與之相對應的指令體系。指令體系不再是歐姆龍獨立封閉的，而是遵循全球編程語言標準IEC61131-3和運動控制標準PLCOpen的。

NJ指令的執行速度遠遠高于目前的PLC，是CJ2H的4倍，例如，LD指令的執行時間：NJ501為1.9ns，CJ2H為16ns；LREAL指令的執行時間：NJ501為26ns，CJ2H為6000ns。

3.實現高速、復雜、精密的運動控制

傳統PLC的運動控制功能是通過高功能單元實現的，PLC引擎和運動引擎從硬件上是分開的，而NJ是將兩者集成到同一個硬件上，如圖1-10所示。NJ的順序控制和運動控制在同一個任務中按同一時序執行，消除了復雜握手和數據交換處理花費時間所引起的損失。由于PLC和運動控制的數據在同一時序里處理，可以改善數據跟蹤的精度，也能實現數據跟蹤的仿真。NJ取消了運動控制單元，通過在控制器里搭載的運動控制功能，達到比運動控制單元更好的性能。

NJ借助高速EtherCAT通信進行運動控制，最多可擴展到64軸伺服驅動。EtherCAT通信與I/O刷新同步進行，各從站節點間通過分布時鐘功能達到1μs內同步，EtherCAT具有100Mbit/s超高速通信，可實現1ms周期的運動控制。

4.豐富的通信與網絡功能

利用NJ控制器自身內置的EtherCAT端口和EtherNet/IP端口，可以方便地搭建Ether-CAT網和EtherNet/IP網。利用EtherCAT通信，除了完成快速、高效的運動控制外，還可以實現遠程I/O控制，起到現場總線的作用。上位計算機、人機界面和NJ控制器可以組成標準的EtherNet/IP網絡。此外，利用CJ系列的通信、網絡高功能單元，可以實現串行通信及搭建DeviceNet現場總線。

圖1-10 運動控制比較

5.功能強大的自動化平臺軟件SysmacStudio

全新開發的自動化平臺軟件Sysmac Studio集成了機器自動化需要的各種功能，如設置、編程、調試和維護等。

NJ系列的性能指標見表1-1。

表1-1 NJ系列的性能指標

（續）

（續）

1.7.2 使用NJ的操作步驟

使用NJ時，操作步驟比使用PLC要復雜一些，以下列出主要步驟，更詳細的內容可參見相關手冊。

1.軟件設計

設計總體的系統配置、任務配置、程序和變量。

（1）設計I/O和處理

（2）設計任務

（3）設計程序

2.軟件設置和編程

在支持軟件上，創建系統配置并分配變量。創建任務和程序，利用模擬仿真功能離線調試它們。

（1）從站和單元配置

（2）控制器設置

（3）編程

（4）離線調試

3.安裝和設置硬件

安裝硬件單元并做必要的硬件設置。

4.接線

進行網絡配線和I/O接線。

5.確認運行正常和啟動實際系統運行

將支持軟件和實際系統相連并下載工程。先初步檢查實際系統的運行，確認正常后，啟動實際系統運行。