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第三章 欧姆龙C系列P型机简介日本OMRON公司是专业生产控制设备的厂家，其SYSMACC系列PLC产品以其较好的性能价格比尔广泛应用于材料处理、食品加工、过程控制等领域，在我国市场上也占有较大的份额。OMRON C系列PLC可分为微型、小型、中型、和大型四大类。微型PLC以C20和C20P为代表，是整体式结构，C系列P型机就是在C20的基础上发展起来的，由C20P，C28P，C40P和C60P四种型号，I/O容量最小为20点，最多可扩展至120点。本章介绍OMRON C系列P型机的组成结构、工作原理、指令系统。3.1 组成结构及特点C系列P型机采用整体结构，内部组成一个计算机系统，包括、电源、微处理器、系统存储器、控制逻辑、接口电路、I/O单元等。此外，还可提供编程器接口插槽，以及用户存储器接口插槽，用于安装用户程序存储器。面板上设有电源指示、系统运行指示、报警和出错指示。系统上电后，绿色POWER指示灯亮，系统正常运行时候绿色RUN指示灯亮，系统运行过程中出现不停机故障时红色ALARM指示灯亮，出现停机故障时，红色ERROR指示灯亮。交流供电定额PLC还提供直流24V输出，可用于输入回路，但由于，在使用过程中，一旦出现故障，需要拆开机器进行检修比较麻烦，所以一般不建议这样使用。C系列P型机采用整体结构，体积小、尺寸紧凑，大幅度节省了安装空间。采用了比较先进的微处理器，可用于一般的控制系统。系统的特点如下：1、处理速度 基本指令执行时间在4-17.5s/条之间，平均指令执行时间为10s/条。2、变成容量 1194字（步）。3、指令系统 除12条基本指令外，有25条特殊功能指令，可实现诸如运算、数值比较、码制变换、微分功能。4、编程方式 使用简易编程器是可用助记符命令语句联机编程，使用图形编辑器或智能编程器时则可利用梯形图及高级语言编程。5、I/O点数 最小点数为20，最大点数为148，一个CPU单元可扩展一个或两个I/O扩展单元和一个I/O连接单元或模拟定时器单元。6、定时器和计数器 系统内部提供48个定时器和计数器供用户使用。7、输入类型 开关量，模拟量，脉冲。8、输出类型 继电器，晶闸管，晶体管，模拟量。9、抗干扰能力 PLC内装信号调节和滤波电路，具有良好的抗电子噪声干扰能力，不需配备隔离变压器，在CPU与I/O之间装有光电隔离电路，可抗峰值为1000V的噪声干扰。10、联网能力 既可与C系列其他PLC组成通信网络，也可通过主机连接单元与上位机通讯。11、特殊功能I/O单元 除基本I/O单元外，C系列P型机还配有高速计数功能，最多可接收2kHz的脉冲信号，并配有模数转换单元，可实现模拟量输入和输出等。3.2 工作原理PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后，又返回第一条，如此周而复始不断循环。这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行和输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。1、内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。2、通信操作服务阶段，PLC与一些智能模块通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的现实内容。当PLC处于停状态时，之进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、到程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。3、输入处理，又叫输入采样。在此阶段，顺序度如所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段能被读入信息。4、程序执行阶段，根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左右后，先上后下的步序，逐句描述，执行程序。但遇到跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当用户程序设计到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果在存入有关器件的寄存器中。对每个器件而言，其间映象寄存器中寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。5、输出处理，也叫输出刷新，程序执行完毕后，将输出映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作优质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。3.3 指令系统C系列P型机具有比较丰富的指令集，按功能可以分为两大类，即基本指令和特殊（专用）功能指令。基本指令是指直接对输入输出点进行简单操作的指令，包括输入、输出和逻辑“与”、“或”、“非”等指令，在编程器的键盘上，没有与基本指令的符号和助记符相同的键，输入基本指令时，只要按下相应的键即可。特殊功能指令是指进行数据处理、运算和程序控制等操作的指令，包括算术运算指令、定时器与计数器指令、数据传送指令、数据比较指令等。特殊功能指令在表示方法上比基本指令略微复杂，为便于编程器的操作，为每一条特殊功能指令制定了一个功能代码，用两位数字表示，用编程器输入时，只要按下“FUN”键和功能代码即可。PLC的指令一般有助记符和操作数量部分组成，助记符标志着CPU执行此指令所要完成的功能，而操作数则指出了CPU的操作对象，操作数既可以是前面介绍的通道号和继电器号，也可以是DM区或立即数，立即数可以用十进制表示，也可以用十六进制表示。执行指令可能影响的系统标志有：ER错误标志；CY进位标志；EQ相等标志；GR大于标志；LE小于标志。一 基本指令LD，OUT，AND，OR，NOT和END这六条指令几乎对任何程序都是不可缺少的，除END指令外，其余5条指令在编程器上都有各自对应的按键，可直接键入这些指令。END指令作为特殊功能指令对待，其功能代码为01。下面介绍一下它们各自的含义。LD每条逻辑线或逻辑块的开始；OUT输出一位；AND逻辑与；OR逻辑或；NOT逻辑非；END(01)程序结束；AND LD两个程序块串联；OR LD两个程序块并联。二 专用指令专用指令，一般是指用在某些特殊功能如运算、计时、计数等。下面介绍一下C系列P型机的专用指令。1、互锁和清除互锁IL(02)/ILC(03)IL(02)总是与ILC(03)配合使用，分别位于一段分支程序的首、尾处。若IL的输入条件不足（即IL支路前面的位为OFF状态）则位于IL和ILC中间的指令不执行，若IL的输入条件满足，则位于IL和ILC之间的指令正常执行，如同程序中没有IL和ILC指令一样。2、暂存寄存器TR在程序中不能使用IL/ILC时，TR为可用作多个输出分支点上的暂存继电器。TR为可以多次重复使用，但在同一程序中不能重复使用同一个TR，P型机共有8个TR位，所以一段程序中最多只能有8个使用TR暂存的分支点。TR不是独立的编程指令，必须和LD或OUT等基本指令一起使用。3、跳转和跳转结束JMP(04)/JME(05)JMP和JME指令配合使用，其功能是根据当时条件来决定是执行它们之间的指令还是跳过它们之间的指令。在一个程序中，最多可8次使用JMP-JME指令，它们之间不能用高速基数指令。4、锁存继电器KEEP(011)锁存继电器KEEP可保持其ON或OFF状态,直到它的两个输入端之一是它复位或置位。KEEP指令的编程顺序是先置“1”端，后复位端，当置“1”段输入为ON时，继电器保持为ON直到复位端输入为ON，使之变为OFF。复位端具有高优先级，当两个输入同时为ON时，复位优先。所有的输出继电器、辅助继电器和保持继电器都可作为锁存继电器。5、定时器和计时器指令TIM/CNT定时器TIM，位递减型，其操作数包括定时器号和设定值两个数据，当输入条件满足时开始计时，定时时间到时定时输出为ON。TIM的定时范围为0-999.9s，TIM号可在00-47之间任意指定，但不能与CNT号重复。计数器CNT，是一项预置递减计数器，当计数输入信号从OFF变为ON时，计数器的设定值减1。计数器的设定值范围为0000-9999，必须用BCD数设定，其取值区域可以是I/O继电器、辅助继电器、保持继电器的内容或立即数。6、微分指令DIFU(13)/DIFD(14)前沿微分DIFU(13)合后沿微分DIFD(14)指令用于在满足条件时产生一个扫描周期的脉冲，DIFU指令在输入端检测到一个OFF到ON的跳变信号时，DIFU输出为ON，DIFD指令在输入端检测到一个ON到OFF的跳变信号时，DIFD输出为ON。7、数据比较指令CMP(20)CMP比较指令用于一个通道的内容与另外一个通道的内容或四位16进制常数进行比较。编程时，CMP指令后应该有两个数据，其中一个数据必须为通道的内容。除暂存寄存器外，所有继电器的内容和常数都可以用CMP指令。8、数据传送指令MOV(21)/MVN(22)数据传送指令MOV传送一个指定的通道内容或一个四位十六进制常数到另一个通道中去，取反传送指令MVN(22)则把源通道的内容取反，然后再传送到目的通道中去。因此MON和MVN指令需要指定两个数据，一个是源通道或常数，另一个是目的的通道。9、加法指令ADD(30)加法指令ADD将两个通道内容或一个通道内容与一个常数相加，其和送到另外一个通道。因此，加法指令必须指定三个数，即加数、被加数及和。另外，还有一个特殊加法指令INC（38）自加一指令，即当输入信号ON时，会对某一通道内的数进行加一运算，结果放回该通道。10、减法指令SUB（31）减法指令SUB的功能是把一个通道的内容减去另一个通道中的内容或一个常数，沏茶送到第三个通道，SUB指令必须指定三个数，即被减数、减数、差。另外，还有一个特殊的减法指令DEC(39)自减一指令，即当输入信号ON时，会对某一通道内的数进行减1运算，结果放回该通道。11、BCD数转换成二进制数指令BIN（23）BIN指令的功能是把四位十进制数转换位十六位二进制数。在BIN指令中，必须制定存放转换前十进制数的通道即源通道、存放转换后十六位二进制数的通道即目的通道。12、二进制数转换成BCD数的指令BCD(24)BCD指令的功能是把存放在源通道中的十六位二进制数转换为四位十进制数，存放到目的通道。在BCD指令中，必须制定源通道和目的通道。13、数字译码指令MLPX(76)数字译码指令MLPX的功能是将指定通道中的四位十六进制数中的一位或几位分别一程1或几个从“0”到“15”的十进制数，并按译码后的结果，将指定通道的对应位置为“1”。使用MLPX指令必须指定三个数据，即源通道、标志位和目的通道。14、编码指令DMPX（77）编码指令DMPX将源通道中位“1”的伪的最高位号编码为一个十六进制数，并将其输出致目的通道中指定的数字位，而目的通道中其它位数据不变，一次最多为四个连续的源通道进行编码，得到三个数字送致目的通道中。DMPX指令要指定三个数，即源通道、目的通道和标志位。15、移位寄存器指令SFT(10)移位寄存器指令SFT的功能是把一个指定通道的十六位数据按位左移，也可以把几个通道联在一起移位。16、字移位指令WSFT(16)字移位指令WSFT以通道为单位将数据从开始通道向结束通道依次移动一个字（16位），开始通道中补零，结束通道中的数据将丢失。SWFT指令必须设置开始通道和结束通道。17、置进位标志STC(40