作者：蔡杏山 主编
出版社：化学工业出版社
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欧姆龙PLC技术一看就懂试读：
前言
欧姆龙公司（OMRON）是世界著名PLC生产厂商之一，与三菱和西门子PLC一样，欧姆龙PLC在我国使用较为广泛，欧姆龙公司的PLC小型机与其他日本品牌的小型机一样非常有特色，某些欧美中、大型机能实现的控制功能，用欧姆龙小型机就可以实现。
欧姆龙公司PLC产品分为大型、中型和小型机，大、中型机采用模块式结构，小型机采用整体式结构。CP1、CJ1和CS1系列分别是欧姆龙公司目前主推的小、中、大型PLC。CP1系列具有与CJ1、CS1系列兼容的程序结构、指令系统和统一的编程软件。CP1H型是CP1系列中功能最为强大的PLC，学习CP1H型PLC不但可以全面掌握CP1系列PLC，以此为基础进一步学习中大型CJ1、CS1系列PLC也非常容易。
本书共分8章，各章内容简介如下。
第1章 PLC技术概述
。本章介绍PLC的定义、分类、特点，还将PLC控制与继电器控制进行比较，以便读者能迅速了解PLC控制，最后对欧姆龙PLC进行概述性的说明。第2章 PLC的组成与原理。本章主要介绍PLC的基本组成单元、PLC的工作方式和PLC执行用户程序的基本过程。
第3章 欧姆龙CP1H型PLC的硬件系统。本章先介绍CP1H型PLC的主机单元、扩展单元和主机单元与外设的接线，然后对PLC的I/O存储区的各功能区块进行说明。
第4章 PLC的软件编程与应用系统开发。本章先介绍CX-Programmer编程软件的使用，然后通过开发一个PLC控制电动机正反转系统来说明PLC应用系统的开发方法与过程。
第5章 基本指令及应用实例。本章先介绍编程基础知识、时序输入指令、时序输出指令、定时器指令和计数器指令，然后对一些PLC基本控制线路及梯形图的工作原理进行详细说明，最后通过喷泉控制、交通信号灯控制、多级传送带控制和车库门控制四个开发实例进一步说明在实际中如何使用基本指令。
第6章 顺序控制指令及应用实例。本章先介绍顺序控制指令的使用和三个顺序控制方式，然后通过液体混合装置、简易机械手和大小铁球分拣机三个PLC控制的开发实例来说明在实际中如何使用顺序控制指令。
第7章 高级功能及有关指令的使用。本章主要介绍PLC的键盘输入电路、输出显示电路、PID控制功能、子程序、中断功能、高速计数器、脉冲输出功能和模拟量输入输出功能及有关指令的使用。
第8章 其他功能指令的使用。本章介绍数据传送指令、数据比较指令、数据移位指令、自加/自减指令、四则运算指令、数据转换指令、逻辑运算指令、特殊运算指令、浮点转换运算指令、双精度浮点转换运算指令、表格数据处理指令、数据控制指令、时序控制指令、显示功能指令、时钟功能指令、特殊功能指令和字符串处理指令的使用。
PLC技术是一门中、高级的电气控制技术，本书可让您从零开始学习PLC技术，轻松快速掌握PLC技术。为了让读者能逐渐成为电气控制领域的高手，可以继续学习我们后续推出的图书，有关新书信息可登录我们的学习辅导网站www.eTV100.com了解，读者在学习过程中遇到问题也可在该网站向我们提问。
本书由蔡杏山主编，在编写过程中还得到了很多老师的支持，其中蔡玉山、詹春华、何慧、黄晓玲、朱球辉、蔡春霞、邓艳姣、黄勇、刘凌云、邵永亮、刘元能、何彬、刘海峰、何宗昌、李清荣、万四香、蔡任英和邵永明等参与了部分章节的编写工作。
由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，望广大读者和同仁予以批评指正。编者第1章 PLC技术概述
1.1 初识PLC
1.1.1 什么是PLC
PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，意为可编程序逻辑控制器，是一种专为工业应用而设计的控制器。世界上第一台PLC于1969年由美国数字设备公司（DEC）研制成功，随着技术的发展，PLC的功能越来越强大，不仅限于逻辑控制，因此美国电气制造协会NEMA于1980年对它进行重命名，称为可编程控制器（Programmable Controller），简称PC，但由于PC容易和个人计算机PC（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯将PLC当作可编程控制器的缩写。
图1-1列出了几种常见的PLC。图1-1 几种常见的PLC
PLC的定义
由于可编程序控制器一直在发展中，至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）对PLC最新定义为：
可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
1.1.2 PLC控制与继电器控制比较
PLC控制是在继电器控制基础上发展起来的，为了让读者能初步了解PLC控制方式，下面以电动机正转控制为例对两种控制系统进行比较。
（1）继电器电动机正转控制线路
图1-2是一种常见的继电器电动机正转控制线路，可以对电动机进行正转和停转控制，图1-2（a）为主电路，图1-2（b）为控制电路。图1-2 继电器电动机正转控制线路
电路工作原理说明如下：
按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电，主电路中的KM主触点闭合，电动机得电运转，与此同时，控制电路中的KM常开自锁触点也闭合，锁定KM线圈得电（即SB1断开后KM线圈仍可得电）；按下停止按钮SB2，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，电动机失电停转，同时KM常开自锁触点也断开，解除自锁（即SB2闭合后KM线圈无法得电）。
（2）PLC电动机正转控制线路
图1-3是PLC电动机正转控制线路，它可以实现如图1-2所示的继电器电动机正转控制线路相同的功能。PLC电动机正转控制线路也可分作主电路和控制电路两部分，PLC与外接的输入、输出部件构成控制电路，PLC主电路与继电器控制主线路相同。图1-3 PLC电动机正转控制线路
在组建PLC控制系统时，先要进行硬件连接，再编写控制程序。PLC正转控制线路的硬件接线如图1-3所示，PLC输入端子连接SB1（启动）、SB2（停止）按钮和电源，输出端子连接接触器线圈KM和电源。PLC硬件连接完成后，再在计算机中使用PLC编程软件编写图示的梯形图程序，然后通过电脑与PLC之间的连接线将程序写入PLC。
PLC软、硬件准备好后就可以操作运行。操作运行过程说明如下：
按下启动按钮SB1，24V电源、SB1与PLC的0.00、COM端子之间的内部电路构成回路，有电流流过0.00、COM端子间的内部电路，PLC内部程序运行，运行结果使PLC的100.00、COM端子之间的内部电路导通，接触器线圈KM得电，主电路中的KM主触点闭合，电动机运转，松开SB1后，内部程序维持100.00、COM端子之间的内部电路导通，让KM线圈继续得电（自锁）；按下停止按钮SB2，PLC的0.01、COM端子之间的内部电路与24V电源、SB2构成回路，有电流流过0.01、COM端子间的内部电路，PLC内部程序运行，运行结果使PLC的100.00、COM端子之间的内部电路断开，接触器线圈KM失电，主电路中的KM主触点断开，电动机停转，松开SB2后，内部程序让100.00、COM端子之间的内部电路维持断开状态。
（3）PLC控制、继电器和单片机控制的比较
PLC控制与继电器控制相比，具有改变程序就能变换控制功能的优点，但在简单控制时成本较高，另外，利用单片机也可以实现控制。PLC、继电器和单片机控制系统比较见表1-1。表1-1 PLC、继电器和单片机控制系统的比较
1.2 PLC分类与特点
1.2.1 PLC的分类
PLC的种类很多，下面按结构形式、控制规模和实现功能对PLC进行分类。
（1）按结构形式分类
按硬件的结构形式不同，PLC可分为整体式和组合式。
整体式PLC又称箱式PLC、一体式PLC，如图1-1所示的3个PLC均为整体式PLC，其外形像一个方形的箱体，这种PLC的CPU、存储器、输入输出（I/O）接口和电源等都做在一个箱体内。整体式PLC的结构简单、体积小、价格低。小型PLC一般采用整体式结构。
组合式PLC又称模块式PLC，图1-4列出了两种常见的组合式PLC。组合式PLC的电源、CPU、I/O接口等都分别做成独立的模块，称为电源模块、CPU模块和I/O模块等，在组建PLC系统时，将这样的模块安装在导轨或机架上，再用专用电缆将它们连接起来。组合式PLC配置灵活，可通过增减模块而组成不同规模的系统，安装维修方便，但价格较贵。大、中型PLC一般采用组合式结构。图1-4 组合式PLC
（2）按控制规模分类
I/O点数（输入/输出端子的个数）是衡量PLC控制规模重要参数，根据I/O点数多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。
① 小型PLC。其I/O点数小于 256点，采用8位或16位单CPU，用户存储器容量4K字以下。
② 中型PLC。其I/O点数在256～2048点，采用双CPU，用户存储器容量2～8K。
③ 大型PLC。其I/O点数大于2048点，采用16位、32位多CPU，用户存储器容量8～16K
（3）按功能分类
根据PLC具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。
① 低档PLC。它具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，有些还有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。低档PLC主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
② 中档PLC。它具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能，有些还增设有中断控制、PID控制等功能。中档PLC适用于比较复杂控制系统。
③ 高档PLC。它除了具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有很强的通信联网功能，一般用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂控制自动化。
1.2.2 PLC的特点
PLC是一种专为工业应用而设计的控制器，它主要有以下特点。
（1）可靠性高，抗干扰能力强
为了适应工业应用要求，PLC从硬件和软件方面采用了大量的技术措施，以便能在恶劣环境下长时间可靠运行。现在大多数PLC的平均无故障运行时间已达到几十万小时。
（2）通用性强，控制程序可变，使用方便
PLC可利用各种齐全的硬件装置来组成各种控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，无需大量改变PLC的硬件设备，只需更改程序就可以满足要求。
（3）功能强，适用范围广
现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能，既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。
（4）编程简单，易用易学
目前，大多数PLC采用梯形图编程方式，梯形图语言的编程元件符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近，这样使大多数工厂企业电气技术人员非常容易接受和掌握。
（5）系统设计、调试和维修方便
PLC用软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计安装接线工作量大为减少。另外，PLC的用户程序可以通过电脑在实验室仿真调试，减少了现场的调试工作量。此外，由于PLC结构模块化及很强的自我诊断能力，维修也极为方便。
1.2.3 欧姆龙PLC简介
日本欧姆龙公司（OMRON）是世界著名PLC生产厂商之一，欧姆龙公司的PLC小型机与其他日本品牌的小型机一样非常有特色，某些欧美中大型机能实现的控制功能，用欧姆龙小型机就可以实现。
欧姆龙公司PLC产品分为大型、中型和小型机，大、中型机采用模块式结构，小型机采用整体式结构。
小型机：我国早期使用较多的欧姆龙小型PLC主要有CPM1A、CPM2A系列，其性价比高、社会拥有量大，现在已逐渐被功能更为强大的升级产品CP1H、CP1L系列小型PLC取代。
中型机：欧姆龙中型PLC主要有C200H、C200Hα、CQ1M、CJ1M、CJ1和CJ2等系列，C200Hα是C200H的升级产品，有品种齐全的通信模块，CJ系列PLC结构紧凑、功能强大，是近年来较畅销的机型。
大型机：欧姆龙大型PLC主要有CV、CVM1、CVM1D、CS1和CS1D系列，CS1是大、中型机的代表，尽管CS1是中型机C200Hα的后续机型，但在大型机场合也可胜任，故归为大型机。
CP1、CJ1和CS1系列分别是欧姆龙公司目前主推的小、中、大型PLC。CP1系列具有与CJ1、CS1系列兼容的程序结构、指令系统和统一的编程软件。CP1H型PLC在CP1系列中功能最为强大，学习CP1H型PLC不但可以全面掌握CP1系列PLC，以此为基础进一步学习中大型CJ1、CS1系列PLC也非常容易。
第2章 PLC的组成与原理
2.1 PLC的基本组成
PLC种类很多，但结构大同小异，图2-1为典型的PLC控制系统组成方框图。在组建PLC控制系统时，需要给PLC的输入端子连接有关的输入设备（如按钮、触点和行程开关等），给输出端子接有关的输出设备（如指示灯、电磁线圈和电磁阀等），如果需要PLC与其他设备通信，可在PLC的通信接口连接其他设备，如果希望增强PLC的功能，可给PLC的扩展接口接上扩展单元。图2-1 典型的PLC控制系统组成方框图
从图2-1可以看出，PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口和扩展接口等组成。
2.1.1 CPU和存储器
（1）CPU
CPU又称中央处理器，它是PLC的控制中心，它通过总线（包括数据总线、地址总线和控制总线）与存储器和各种接口连接，以控制它们有条不紊地工作。CPU的性能对PLC工作速度和效率有很大的影响，故大型PLC通常采用高性能的CPU。
CPU的主要功能有：
① 接收通信接口送来的程序和信息，并将它们存入存储器；
② 采用循环检测（即扫描检测）方式不断检测输入接口送来的状态信息，以判断输入设备的输入状态；
③ 逐条运行存储器中的程序，并进行各种运算，再将运算结果存储下来，然后通过输出接口输出，以对输出设备进行有关的控制；
④监测和诊断内部各电路的工作状态。
（2）存储器
存储器的功能是存储程序和数据。PLC通常配有ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）两种存储器，ROM用来存储系统程序，RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。
系统程序由厂家编写并固化在ROM存储器中，用户无法访问和修改系统程序。系统程序主要包括系统管理程序和指令解释程序。系统管理程序的功能是管理整个PLC，让内部各个电路能有条不紊地工作。指令解释程序的功能是将用户编写的程序翻译成CPU可以识别和执行的程序。
用户程序是由用户编写并输入存储器的程序，为了方便调试和修改，用户程序通常存放在RAM中，由于断电后RAM中的程序会丢失，所以RAM专门配有后备电池供电。有些PLC采用EEPROM（电可擦写只读存储器）来存储用户程序，由于EEPROM存储器中的信息可使用电信号擦写，并且掉电后内容不会丢失，因此采用这种存储器后可不要备用电池。
2.1.2 I/O接口
I/O接口又称输入/输出接口，或称I/O模块，是PLC与外围设备之间的连接部件。PLC通过输入接口检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时PLC又通过输出接口对输出设备进行控制。
PLC的I/O接口能接受的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。
PLC外围设备提供或需要的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU只能处理标准电平信号，所以I/O接口要能进行电平转换；另外，为了提高PLC的抗干扰能力，I/O接口一般采用光电隔离和滤波功能；此外，为了便于了解I/O接口的工作状态，I/O接口还带有状态指示灯。
（1）输入接口
PLC的输入接口分为数字量输入接口和模拟量输入接口，数字量输入接口用于接受“1”、“0”数字信号或开关通断信号，又称开关量输入接口；模拟量输入接口用于接受模拟量信号。模拟量输入接口采用A/D转换电路，将模拟量信号转换成数字信号。欧姆龙CP1H-X/XA型PLC的数字量输入接口电路如图2-2所示。
图2-2（a）为0.00～0.03和1.00～1.03端子的内部接口电路，3.0kΩ电阻为限流电阻，910Ω电阻和1000pF的电容为滤波电路，用于滤除输入端子窜入的高频干扰信号，COM端为输入端子的公共端。当需要给PLC输入信号时，可在COM端和输入端子之间串接24V电源和按钮，闭合按钮后，电源产生电流流经接口电路的光电耦合器中的发光二极管，发光二极管的光线使光敏管导通，给内部电路输入信号，输入指示LED灯同时点亮。由于光电耦合器内部是通过光线传递，故可将外部电路与内部电路有效隔离开来。由于输入接口电路的光电耦合器采用正反向并联的两个发光二极管，不管24V电源极性如何改变，在按钮闭合时均有电流流入接口电路。图2-2 数字量输入接口电路
图2-2（b）为0.04～0.11端子的内部接口电路，它采用桥式整流电路来实现输入电源极性转换，不管IN、COM端连接的电源极性如何，给桥式整流电路后，光电耦合器的发光二极管上端始终为“+”，下端始终为“-”，这样光电耦合器只需一个发光二极管。
图2-2（c）为1.04～1.11端子的内部接口电路，其输入电阻较图2-2（a）、图2-2（b）接口略大，因为它采用一个4.7kΩ电阻作为限流电阻。
（2）输出接口
PLC的输出接口也分为数字量输出接口和模拟量输出接口。模拟量输出接口采用D/A转换电路，将数字量信号转换成模拟量信号，数字量输出接口采用的电路形式较多，欧姆龙CP1H PLC的输出接口有两种形式：继电器输出接口和晶体管输出接口。
① 继电器输出接口。继电器输出接口如图2-3 所示，它采用继电器作为输出开关器件，当PLC内部电路产生电流流经继电器KA线圈时，继电器常开触点KA闭合，负载有电流通过。继电器输出接口的特点是可驱动交流或直流负载，允许通过的电流大，但其响应时间长，通断变化频率低。图2-3 PLC的继电器输出接口电路
② 晶体管输出接口。晶体管输出接口电路采用场效应管或三极管作为输出开关器件，根据输出端子的公共端（COM端）连接电源极性不同，晶体管输出接口电路可分为漏型输出和源型输出两种。
晶体管漏型输出接口电路如图2-4（a）所示，PLC的COM端（输出公共端）与DC24V电源的负极连接，当输出端子内的晶体管导通时，会形成DC24V正极→负载L→OUT端子→晶体管→COM端子→DC24V负极的回路。在使用晶体管漏型输出接口输出数据时，输出数据与内部数据相反，如内部输出数据1（高电平）时，晶体管导通，OUT端为低电平，即输出0。
晶体管源型输出接口电路如图2-4（b）所示，PLC的COM端（输出公共端）与DC24V电源的正极连接，当输出端子内的晶体管导通时，会形成DC24V正极→COM端子→晶体管→OUT端子→负载L→DC24V负极的回路。在使用晶体管源型输出接口输出数据时，输出数据与内部数据相同，如内部输出数据1（高电平）时，晶体管导通，OUT端为高电平，即输出1。图2-4 晶体管输出接口电路
晶体管输出接口响应速度快，通断频率高，但只能用于驱动直流负载（即输出端子只能外接直流电源），且过流能力差。
2.1.3 通信接口和扩展接口
（1）通信接口
PLC配有通信接口，PLC可通过通信接口与编程器、打印机、其他PLC、计算机等设备实现通信。PLC与编程器或写入器连接，可以接收编程器或写入器输入的程序；PLC 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等打印出来；PLC与人机界面（如触摸屏）连接，可以在人机界面直接操作PLC或监视PLC工作状态；PLC与其他PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制；与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。
（2）扩展接口
为了提升PLC的性能，增强PLC的控制功能，可以通过扩展接口给PLC增接一些专用功能模块，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。
2.1.4 电源
PLC一般采用开关电源供电，与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。PLC的电源对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15%的范围内波动。有些PLC还可以通过端子往外提供直流24V稳压电源。
2.2 PLC的工作原理
2.2.1 PLC的工作方式
PLC是一种由程序控制运行的设备，其工作方式与微型计算机不同，微型计算机运行到结束指令时，程序运行结束。PLC运行程序时，会按顺序依次逐条执行存储器中的程序指令，当执行完最后的指令后，并不会马上停止，而是又从头开始再次执行存储器中的程序，如此周而复始，PLC的这种工作方式称为循环扫描方式。
PLC的工作过程
如图2-5所示。图2-5 PLC的工作过程PLC的工作过程PLC通电后，首先进行系统初始化，将内部电路恢复到起始状态，然后进行自我诊断，检测内部电路是否正常，以确保系统能正常运行，诊断结束后对通信接口进行扫描，若接有外设则与其通信。通信接口无外设或通信完成后，系统开始进行输入采样，检测输入设备（开关、按钮等）的状态，然后根据输入采样结果依次执行用户程序，程序运行结束后对输出进行刷新，即输出程序运行时产生的控制信号。以上过程完成后，系统又返回，重新开始自我诊断，以后不断重新上述过程。
PLC有两个工作状态：RUN（运行）状态和STOP（停止）状态。当PLC工作在RUN状态时，系统会完整执行图2-5过程；当PLC工作在STOP状态时，系统不执行用户程序。PLC正常工作时应处于RUN状态，而在编制和修改程序时，应让PLC处于STOP状态。PLC的两种工作状态可通过开关进行切换。
PLC工作在RUN状态时，完整执行图2-5过程所需的时间称为扫描周期，一般为1～100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。
2.2.2 PLC执行用户程序的过程
PLC的用户程序执行过程很复杂，下面以PLC正转控制线路为例进行说明。图2-6是PLC正转控制线路，为了便于说明，图中画出了PLC内部等效图。
PLC内部等效图中的0.00、0.01、0.02称为输入继电器，它由线圈和触点两部分组成，由于线圈与触点都是等效而来，故又称为软线圈和软触点；100.00称为输出继电器，它也包括线圈和触点，与输出端子100.00连接的常开触点由继电器触点、场效应管或晶闸管等效而来，称为硬触点。PLC内部中间部分为用户程序（梯形图程序），程序形式与继电器控制电路相似，两端相当于电源线，中间为触点和线圈。
PLC执行用户程序的过程说明如下：
当按下启动按钮SB1时，输入继电器0.00线圈得电，它使用户程序中的0.00常开触点闭合，由于程序中的0.01、0.02均为常闭触点，故输出继电器100.00线圈得电，该线圈得电一方面使用户程序中的100.00常开自锁触点闭合，锁定100.00线圈的供电，另一方面使与输出端子100.00连接的常开触点闭合，接触器KM线圈得电，主电路中的KM主触点闭合，电动机得电运转；当按下停止按钮SB2时，输入继电器0.01线圈得电，它使用户程序中的0.01常闭触点断开，输出继电器100.00线圈失电，用户程序中的100.00常开自锁触点断开，解除自锁，另外与输出端子100.00连接的常开触点也断开，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，电动机失电停转。图2-6 PLC执行用户程序的过程说明图
若电动机在运行过程中电流过大，热继电器FR动作，FR触点闭合，输入继电器0.02线圈得电，它使用户程序中的0.02常闭触点断开，输出继电器100.00线圈失电，与输出端子100.00连接的常开触点断开，接触器KM线圈失电，KM主触点闭合，电动机失电停转，从而避免电动机长时间过流运行。
第3章 欧姆龙CP1H型PLC的硬件系统
CP1系列是欧姆龙公司目前主推的小型一体式（整体式）PLC，它分为CP1E、CP1L和CP1H三种类型，其外观与定位如图3-1所示，由于CP1H型功能最为全面，故本书主要介绍CP1H型PLC。CP1H系列PLC是欧姆龙公司于2005年推出小型机，与以往产品CPM2A 40点PLC输入输出型尺寸相同，但处理速度可达10倍。该机型外形小巧，速度极快，执行基本命令仅需0.1μs，且内置功能强大。
CP1H系列PLC配备与CS/CJ 系列共通的体系结构，最多同时可带7台欧姆龙CPM1A系列的扩展I/O及2台CJ1系列的高功能I/O或高功能CPU单元，大大增强了开关量和模拟量的扩展能力。另外，CP1H系列PLC取消了手持编程器的支持，它采用USB接口与编程计算机连接，还提供了RS-232C和RS-485接口与外设连接通信。图3-1 CP1系列的三种类型PLC
3.1 主机单元（CPU单元）
3.1.1 主机单元的外形与面板说明
欧姆龙CP1H PLC的主机单元又称CPU单元，它包括X型（基本型）、XA型（带内置模拟量输入输出端子）和Y型（带脉冲输入输出专用端子）3 种类型。在这些类型的主机单元中，XA型主机单元最具代表性，下面以该类型的主机单元为例进行说明。
（1）实物外形
CP1H XA型PLC主机单元实物外形如图3-2所示。
（2）面板说明
CP1H-XA型PLC主机单元面板的结构如图3-3所示。
面板各部分功能说明如下。
① 电池盒。用于安装电池，在PLC断电时为存储器提供后备电源。
② 输入端子台。用于连接输入设备和主机单元电源。输入端子台（以AC电源供电型主机单元为例）如图3-4 所示，L1、L2端用于连接AC100～240V、50/60Hz的电源，端为保护接地端，COM端为输入端子公共端。输入端子台的输入端子为0CH、1CH两个通道，每个通道有12个端子，编号分别为0.00～0.11和1.00～1.11。图3-2 CP1H XA型PLC主机单元实物外形图3-3 CP1H-XA型PLC主机单元面板的结构图3-4 输入端子台
③ USB端口。该端口通常用作与编程计算机（安装CX-P编程软件的计算机）连接。
④ 模拟量电位器。调节该电位器，可使PLC存储器的A642单元中的数据在0～255变化。
⑤ 外部模拟量设定输入端。在该端输入0～10V电压，可使PLC存储器的A643单元中的数据在0～255变化。
⑥ 拨动开关。它由6个拨动开关组成，可以对PLC一些功能进行设置。拨动开关及设置功能如图3-5。图3-5 拨动开关及设置功能
⑦ 工作指示LED与7段数码管显示。它分为上下两部分，上部分的6个LED灯用于指示工作状态，6个LED灯及指示内容如图3-6所示；下部分的两位7段数码管用来显示主机单元的异常信息，在操作模拟量电位器时数码管会显示A642单元中的数值（00～FF）等。图3-6 6个LED灯及指示内容
⑧ RS-232C端口。该端口为选件，其型号为CP1W-CIF01，安装在选件板槽位1处。
⑨ RS-422A/485端口。该端口为选件，其型号 CP1W-CIF11，安装在选件板槽位2处。
⑩ 扩展单元连接盒。当主机单元需要连接扩展单元时，可打开该连接盒，将扩展单元的连接电缆插入该连接盒的插座中。
⑪ 存储盒。安装CP1W-ME05M存储卡（512KB），在需要时，可将CP1H主机单元的梯形图程序、参数和数据内存（DM）等传送并保存到存储卡中。
⑫ 内置模拟量输入及输出端子台。CP1H-XA型主机单元本身带有模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换模块，外界的模拟量信号由模拟量输入端子送入，经A/D转换模块转换成数字量送入PLC内部电路处理；PLC内部的数字量经D/A转换模块转换成模拟量信号，从模拟量输出端子送出。
模拟量输入/输出端子台可输入4路模拟量信号、输出2路模拟量信号。各端子排列及功能如图3-7所示。图3-7 模拟量输入/输出端子排列及功能
⑬ 模拟量输入切换开关。它由4个拨动开关组成，用来设置模拟量输入端子的模拟量输入形式（电压输入或电流输入）。模拟量输入切换的各个开关的功能如图3-8所示。图3-8 模拟量输入切换的各个开关的功能
⑭ 输出端子台。用于连接输出设备。输出端子台（以晶体管输出型主机单元为例）如图3-9所示，NC端为空脚，COM端为输出端子的公共端，在特殊情况下（如负载需要较大电流时），输出端子应与本区域的COM端连接使用。输出端子台的输出端子为100CH、101CH两个通道，每个通道有8个输出端子，编号分别为100.00～100.07和101.00～100.07。图3-9 输出端子台
3.1.2 主机单元命名方法与参数
（1）主机单元命名方法
CP1H系列主机单元命名方法如下：
（2）主机单元的参数
CP1H系列主机单元的参数见表3-1。表3-1 CP1H系列主机单元的参数
3.2 扩展单元
CP1H系列PLC是整体式结构，其输入/输出点数及功能有限，如果希望进一步增强其点数和功能，可给主机单元连接扩展单元。CP1H系列PLC最多可连接7台CPM1A系列扩展单元，也可以通过CJ单元适配器CP1W-EXT01连接2台CJ系列中型机的高功能单元（特殊I/O 单元或CPU 总线单元）。
3.2.1 CPM1A扩展单元及连接
（1）CPM1A扩展单元
CP1H系列PLC可连接的CPM1A扩展单元见表3-2。CP1H-X型主机单元不带模拟量输入/输出功能，通过给它连接CPM1A-MAD01扩展单元（模拟量I/O单元），可增加2路模拟量输入、1路模拟量输出功能。表3-2 CPM1A扩展单元规格
（2）CPM1A扩展单元的连接
CPM1A扩展单元与CP1H主机单元的连接如图3-10（a）所示，如果使用连接电缆CP1W-CN811，可使主机单元与扩展单元的距离延长至80cm，并可两排扩展连接，如图3-10（b）所示。
（3）CPM1A扩展单元的通道分配
CP1H主机单元的输入通道（端子）编号为0.00～0.11（0CH）和1.00～1.11（1CH），输出通道编号为100.00～100.07（100CH）和101.00～100.07（101CH）。当CP1H主机单元连接CPM1A扩展单元后，CP1H 主机单元的输入/输出通道编号不变，扩展单元通道编号则按连接顺序分配，扩展单元的通道分配如图3-11所示。图3-10 CPM1A扩展单元与CP1H主机单元的连接图3-11 扩展单元的通道分配
3.2.2 CJ扩展单元及连接
CP1H系列PLC除了可以连接小型机CPM1A系列PLC的扩展单元外，还可连接中型机CJ1系列PLC的高功能单元。图3-12是CP1H主机单元与CJ1系列高功能单元的连接图。CP1H主机单元可连接的CJ1系列高功能单元见表3-3。图3-12 CP1H主机单元与CJ1系列高功能单元的连接表3-3 CP1H主机单元可连接的CJ1系列高功能单元
当CP1H主机单元与CJ1系列CPU高功能单元（又称CPU总线单元）连接时，为其分配400个通道，通道范围为1500～1899CH，分为16个单元，每个单元占用25个通道，如0单元占用1500～1524CH。
当CP1H主机单元与CJ1系列高功能I/O单元连接时，为其分配960个通道，通道范围为2000～2959CH，分为96个单元，每个单元占用10个通道，如0单元占用2000～2009CH。
3.3 主机单元的接线
CP1H PLC主机单元有X型、XA型和Y型3种，X、XA型主机单元的接线方式相同，Y型主机单元由于增加了脉冲输入输出端子，故接线与X、XA型主机单元有所不同。
3.3.1 主机单元的电源端子接线
主机单元的供电有两种方式：AC电源供电和DC电源供电。主机单元采用何种供电方式，可查看主机单元型号中的最后一个字母，A表示交流供电，D表示直流供电，如CH1H-X40DR-A型主机单元为交流供电。
（1）AC电源供电型
AC电源供电又称交流电源供电，采用AC电源供电的主机单元的电源接线如图3-13所示，将100～240V的交流电源接到主机单元的L1和L2/N端子，AC电源允许的电压波动范围为AC85～264V。
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