欧姆龙系列PLC概述.doc

南京理工大学
集散测控系统课程论文

作者： 林波 学号： 111010179
学院（系）： 机械工程学院
专业： 测试技术与仪器
题目： 欧姆龙系列PLC概述

指导老师： 狄长安
评阅老师： 狄长安

时 间： 2012年 6月

目录
欧姆龙系列PLC概述 2
1.引言 2
2.典型PLC简介 4
2.1 C200Hα系列可编程控制器 4
2.2 CV系列可编程序控制器 10
2.3 CPM2A系列可编程序控制器 12
2.4 CQM1H系列可编程序控制器 14
2.5 CS1系列可编程序控制器 23
3. 欧姆龙PLC控制系统设计 27
3.1 PLC控制系统设计和调试的一般步骤： 27
3.2 PLC系统设计的基本原则 28
3.3 PLC选型原则 29
3.4 实例：污水处理厂DCS自动监控系统 31
4.结语 34
参考文献： 35

欧姆龙系列PLC概述
摘要：日本OMRON公司是世界上生产可编程序控制器（PLC）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。本文主要对欧姆龙系列的一些PLC的发展过程、结构特点进行简单介绍，另外还对PLC系统设计流程就行介绍并举例说明。

Abstract：The Japanese company OMRON is one of the most famous manufacturers in the world producing programmable controller (PLC) , OMRON’s large, medium and small, miniature PLC each has its characteristic and strong point , and share among the top in the Chinese market, enjoy high reputation in domestic users. This paper briefly introduces development process, structure characteristics of OMRON’s PLC .In addition; it introduces the design process of PLC system and gives an example.

1.引言
为了解决继电气控制系统中存在的许多问题，于是PLC逐步在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。欧姆龙公司作为世界最大PLC生产厂商之一，它的PLC产品在市场享有较高的声誉。
OMRON公司从80年代至今，产品多次更新换代，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4us~80us。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。C200H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（PLC 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推出大型机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.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C200Hα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，α机突出特点是它的通信组网能力强。例如，CPU单元除自带的RS232C口外，还可插上通信板，板上配有RS232C、RS422/RS485口，α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。α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α机功能更加完美的CS1系列机型，虽然CS1兼容了α机的功能，但不能简单地看作是α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PLC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α机的同时，就推出P型机的升级产品，即小型机CPM1A。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PLC与PLC链接、PLC与上位机通信、PLC与PT链接。
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 PLC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PLC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 PLC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，本文选择OMRON当今的主流机型C200Hα、CV系列和新推出CPM2A、CQM1H和CS1系列PLC予以简介。

2.典型PLC简介

2.1 C200Hα系列可编程控制器
C200Hα是C200HX/HG/HE的简称，它是中型机C200H/C200HS的后续机型。α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2.1为C200Hα的一种CPU单元面板图。

图2.1 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α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α机的通信联网功能。CPU上的DIP开关设定PC的工作方式。
α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2.2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，
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2.2 α机有存储介质图
表2.1列出α机各种规格的内存卡，用户可根据需要选用。

表2.1 α机各种内存卡规格
α机一共有几十种CPU单元，表2.2列出C200Hα与C200HS、C200H的基本性能比较。

表2.2 C200Hα与C200HS、C200H的基本性能比较表
C200Hα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2.3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2.3 CPU机架图
C200Hα基本I/O单元的I/O地址分配规则是：C200Hα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00~02，5槽机架00~04，8槽机架00~07，10槽机架00~09）；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IR00900~IR00915。
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0~9、A~F，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+N×10~109+N×10(N=0~9)或400+N×10~409+N×10(N=A~F)，每一个单元还在内存工作区中分配100个DM字，字号为DM1000+N×100~DM1099+N×100。
C200Hα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
C200Hα完全兼容C200HS/C200H的特殊功能单元，非常丰富，接近20种
2．通信板与通信协议宏功能
α机有C200HS/C200H所不具备的通信板和通信协议宏功能，图2.4列出了各种通信板。
α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2.4 各种通信板图

图2.5 α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α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000~999，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2.6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2.6 通信协议宏功能图
图2.7为PMCR使用举例。图2.7（a）为α机与外围设备通信的连接图，α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2.7 PMCR使用举例框图
3．通信联网
C200Hα通信联网功能要强于C200HS/C200H，例如，C200Hα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，C200Hα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。α机在入上述四种网时，要在CPU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。
α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α机上配置Remote I/O主单元形成远程网。α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α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。
α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。

2.2 CV系列可编程序控制器
OMRON CV系列PC属大型机，它的性能比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的扫描时间。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。

图2.8 CV系列结构图

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。
5．I/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10ms～100ms刷新所有的I/O。
过零刷新，当交变信号过零时刷新。
6．CV机的特殊功能单元相当丰富
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。

7．CV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。
2.3 CPM2A系列可编程序控制器

表2.3
由上表2.3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。
CPM2A的基本指令与CPM1A相同，都是14种，但CPM2A的应用指令增加到105种、185条；CPM2A的工作速度明显加快，基本指令LD的执行时间为0.64us，应用指令MOV的执行时间为7.8us；程序容量增加到4096字；读/写DM增加到2048字；最大I/O点数可扩展到120点；内部器件数目也有增加，如内部辅助继电器区（IR）928位，特殊继电器区（SR）448位，定时器/计数器256位，辅助继电器区（AR）384位。
CPM2A除继承CPM1A所有功能外，还有新的发展
1．指令系统有新的增加
增加的指令有：
定时器/计数器指令2种：高精度定时器（单位：1ms），长定时器（单位：1s/10s）。
比较指令2种：区域比较，双字区域比较。
转换指令6种：双字BCD→双字BIN转换，双字BIN→双字BCD转换，ASCⅡ→16进制转换，二进制补码，小时→秒转换，秒→小时转换。
表格数据操作指令5种：帧校验，求和，数据搜索，取最大值，取最小值。
数据控制指令5种：比例转换，比例转换2，比例转换3，PID控制，平均值。
脉冲输出控制指令3种：占空比可变脉冲输出，加速控制，同步脉冲控制。
通信指令3种：接收，发送，改变RS232C口设置。
另外，在CPM2A中，INI、INT、PRV、CTBL、SPED、PULS等指令比在CPM1A中的功能加强了。
2．中断功能完善，高速计数的计数频率增加很多
CPM2A具有CPM1A的各种中断功能，如输入中断（输入中断模式、计数中断模式）、间隔定时器中断（单次中断模式、重复中断模式）高速计数器中断。高速计数器的工作模式增加到4种：相位差（两相）输入模式、脉冲+方向输入模式、增/减脉冲模式和递增模式。CPM2A高速计数器的计数频率除两相5kHz外，其余模式都是20kHz。CPM2A输入中断下的高速计数频率为2kHz，是CPM1A的2倍。
3．高速脉冲输出功能更加完善
CPM2A中的晶体管输出型具有此项功能，使用01000、01001两个输出点。CPM1A仅有单点无加速/减速单相脉冲输出功能，而CPM2A的脉冲输出功能比CPM1A强得多，有下列三种情况：
（1）两点无加速/减速的单相脉冲输出；输出频率为10Hz～10kHz，占空比50%。
（2）两点不同占空比的脉冲输出：频率范围为0.1Hz～999kHz，占空比0~100%。
（3）带梯形加速/减速的单相脉冲输出：分为脉冲+方向输出和增减（CW/CCW）脉冲输出两种情况，占空比50%。
4．同步脉冲控制
CPM2A的晶体管输出型，它的高速计数器功能配合其脉冲输出功能，可以产生一个频率为输入脉冲特定倍数的输出脉冲（仅SSS支持该功能），如图2.9所示。
5．时钟功能
CPM2A的内置时钟（精确度：±1分钟/月）允许从梯形图程序读取日期和时间。通过编程器和其它编程工具加以改写时间，CPM2A还有一个30秒的补偿位。当该位置ON时，时间将自动调整到最接近的分钟。因此，在电台报时，打开该位就能十分精确地设定时间。

图2.9 CPM2A输出脉冲图
6．完善的通信功能
同CPM1A一样，CPM2A外设口也可以用RS232C或RS422适配器进行转换，但CPM2A所有CPU单元都带有RS232C口，这就为通信联网提供了更加便利条件。CPM2A支持的通信功能有上位链接、无协议链接、1:1PC链接、NT链接。
无协议链接是CPM2A通过外设端口或RS232C口连接象条形码阅读器等标准设备，并利用TXD和RXD指令进行无协议通信，如图2.10所示。

.图2.10 无协议链接图
2.4 CQM1H系列可编程序控制器
CQM1H是OMRON新近推出的一种功能完善的紧凑型PLC，CQM1H不久将取代CQM1。和CQM1一样，CQM1H也采用无底板模块式结构，模块之间靠侧面的总线连接器相连。
CQM1H有CPU单元、电源单元、存储器盒（可选）、输入单元、输出单元、内装板、特殊功能单元和通信单元。
CQM1H取代CQM1，主要是替代CQM1的CPU单元，而CQM1的其它单元都可继续使用。CQM1原有的七种CPU单元（CQM1-CPU11/CPU21及CQM1-CPU41~CPU45）将被淘汰，取而代之的是四种CQM1H的CPU单元，它们是CQM1H-CPU11/CPU21/CPU51/CPU61。这四种型号的CPU单元大致分为两类；一类（CQM1H-CPU51/CPU61）支持内装板和Controller Link单元，另一类（CQM1H-CPU11/CPU21）则不支持。

图2.11 CQM1H型PLC图

CQM1H的CPU上有一组DIP开关，用来设定PC的工作方式。
CQM1H除使用CQM1的EPROM和EEPROM两种形式的内存卡外，还可以使用闪存形式的内存卡。有的内存卡有时钟功能，如果安装了具有时钟功能的内存卡，则可以在程序中使用时钟、日历数据。
由于CQM1H的编程器口和CQM1的不同，原先使用CQM1-PRO01或C200H-PRO27的编程器和CQM1-CIF02适配器的用户，需另外购买一个转换器（CS1W-CN114）。
在上位机上运行SSS、CPT或CX-Programmer等支持软件，可对CQM1H进行编程、调试、监视、控制及维护。
CQM1H的每种CPU单元都有内置的16个输入点。
CQM1H的CPU除CPU11外其它单元都自带RS232C串行通信口，通过RS232C口可以实现CQM1H与上位机链接、无协议链接、1:1PC链接、1:1NT链接。
CQM1H的CPU51/CPU61两种CPU单元，其内装板插在左槽或右槽上，最多可安装两块内装板。
表2.4列出CQM1H的性能指标。

表2.4
1．I/O字分配
如图2.12所示，CQM1H和CQM1一样按照固定的位置对I/O单元和特殊功能单元进行I/O通道分配。CQM1H的IR000~IR015、IR100~IR115作为输入字和输出字。第一个输入字IR000总是被分配到CPU的16位内置的输入点上，输出字总是从IR100开始依次分配。

图2.12 CQM1H I/0分配图

2．更大的容量、更快的速度和更强大的指令系统
CQM1H的I/O容量、程序容量和DM容量都比CQM1增加了一倍。CQM1的I/O点数为128或256点， 而CQM1H的增加到256或512点。CQM1的最大程序容量是7.2K字， 而CQM1H的最大程序容量增至15.2K。CQM1的DM区最大才6K字，而CQM1H不光有6K字的DM区，而且还有6K字的EM区（仅限于CQM1H-CPU61）。
CQM1H指令的执行时间加快。例如，基本指令LD的执行时间从0.5us缩短到0.375us，应用指令MOV的执行时间从23.5us缩短到17.7us。
CQM1H除具备CQM1的所有指令外，还增加了许多高级指令，包括浮点运算指令、指数/对数指令、三角函数指令、TTIM（总和定时器）指令、PMCR（协议宏）指令、STUP（改变串行端口）指令和网络（SEND、RECV、CMND）指令。这些高级指令不仅易于使用，而且简化了程序开发。
3．使用各种先进的内装板可灵活地配置控制功能
CQM1H的特色之一在于具有一系列的内装板。通过这些内装板，可实现一般定位、多点高速计数器输入，绝对旋转编码输入，模拟量I/O，模拟量设置和连接到标准串行设备的串行通信。用户可根据控制要求选择合适的内装板进行配置。
内装板共有6种，图2.13为各种内装板的外观图。

图2.13 各种型号内装板图
内装板仅限于CQM1H-CPU51/CPU61使用，安装在CPU面板上提供的左右两个插槽上。有了内装板，原先CQM1 CPU单元的一些特殊功能很容易由CQM1H实现。例如，CQM1H-CPU51或CPU61加一块脉冲I/O板CQM1H-PLB21就可以取代CQM1-CPU41，CQM1H-CPU51或CPU61加一块绝对值型编码器接口板CQM1H-ABB21就可以取代CQM1H-CPU44等等。需要注意的是CQM1H上所插板卡的数量及安装的槽位都有一定的限制。高速计数器板能同时插两块，其它的板卡只能插一块。脉冲I/O板、绝对值编码器接口板、模拟量I/O板只能插在右槽，串行通信板只能插在左槽，模拟量设置板可以插在任意槽位上。更进一步说，如果用户同时需要一块脉冲I./O板和一块串行通信板是可以的。因为脉冲I/O板插在右槽，串行通信板插在左槽，两者互不干扰。但如果用户同时需要一块脉冲I/O板和一块模拟量I/O板就不行了，因为两者都只能插在右槽，这样就产生冲突了。
表2.5列出了内装板的技术规格。

表2.5 内装板技术规格板
高速计数器板有4路脉冲输入，输入信号分三种类型：相位差输入，计数频率25kHz（默认值）或250kHz；脉冲+方向输入，计数频率50kHz（默认值）或500kHz；增/减输入，计数频率50kHz（默认值）或500kHz。高速计数器的计数模式有两种：环行模式和线性模式。4路输出为晶体管型，可设置为NPN型或PNP型。
脉冲I/O板有2路脉冲输入和2路脉冲输出。脉冲输入信号有三种类型：相位差输入，计数频率25kHz；脉冲/方向输入，计数频率50kHz；增/减模式，计数频率50kHz。计数模式有两种：环行模式和线性模式。脉冲输出信号有两种类型：标准脉冲（占空比=50%）和可变占空比脉冲（占空比=1%~99%）。标准脉冲的输出频率为10Hz~50kHz，可以进行加速/减速控制，可以是顺时针（CW）或逆时针（CCW）的。可变占空比脉冲的输出频率为91.6Hz、5kHz或5.9kHz，且只能输出一个方向。图2.14为利用脉冲I/O板实现简单的2轴位置和速度控制。

图2.14
绝对值编码器接口板有2个端口，能以4kHz的频率接收绝对值（ABS）旋转编码器的位置数据，编码器上的数据是二进制格雷码，有8位（0~255）、10位（0~1023）、12位（0~4095）的分辨率可供选择，操作模式有BCD模式和360°模式。如图2.15所示，绝对值编码器接口板接ABS编码器，CPU从编码器读到的格雷码反映了转台的绝对位置，在掉电重新上电时，不需要初始化清零，CPU可以马上读入数据确定出转台当前的绝对位置，也即任何位置都可视为初始位置。

图2.15
模拟量I/O板带4路模拟输入和2路模拟输出。
模拟量设置板带4路模拟设定装置（可调电阻），用螺丝刀简单调整，对应改变内部辅助字IR220~IR223的值，其值为4位BCD码，范围在0~200，从而可以不改变程序而直接改变设定值，这为现场调试带来了方便。
串行通信板有2个通信端口：RS232C口和RS422/RS485口，支持的通信模式有上位机链接、无协议链接、1:1PC链接、1:1NT链接和协议宏。通信协议宏功能可根据外设串行通信端口的（半双工、起动-停止同步）通信规格创建通信协议。该协议宏由CX-Protocol支持软件创建，然后存到串行通信板上。在CPU单元的梯形图中用PMCR指令调用这些协议宏。CX-Protocol软件也提供标准系统协议，用这些协议，串行通信口可方便地与OMRON元件，比如，条形码阅读器等进行通信。根据实际使用的需要，也可利用CX-Protocol软件修改标准系统协议。图2.16为通信协议宏功能的示意图。

图2.16 通信协议宏功能的示意图

4．特殊功能单元
CQM1H、CQM1的特殊功能单元除通常的A/D、D/A、温控单元外，还有其它机型没有的传感器单元和线性传感器单元。下面简介传感器单元CQM1-SEN01。
传感器单元的配置如图2.17所示，CQM1-SEN01最多可连接4个传感模块，传感模块有三种：光纤光电模块（E3X-MA11）、光电传感模块（E3C-MA11）和接近传感模块（E2C-MA11），每一种传感模块连结对应的传感器。填充模块（E39-M11）只用来填充传感器单元的一个空槽位。远程控制器（CQM1-TU001）可对传感模块进行监视和示教。传感单元工作前，要用远程控制器示教，以调整传感器灵敏度，例如，要求接近开关到目标的距离小到一定值时，才有指示信号，这个“一定值”就是灵敏度，用户可根据需要加以调整。

图2.17 传感单元配置图
5．通信单元
CQM1H除了可以继续使用CQM1的通信单元，如远程I/O接口单元、远程I/O链接单元、CompoBus/D从单元、CompoBus/S主单元外，还增加了Controller Link单元。
1）远程I/O接口单元
CQM1H/CQM1具有远程控制的功能，有两种远程I/O接口单元：B7A和G730。
在CQM1H/CQM1配置B7A接口单元，B7A通过双绞线电缆连接远程的I/O链接终端，两者之间的距离可达500m。B7A链接终端有输入、输出两种形式，点数都是16点。B7A接口单元有5种形式，有接输入终端，也有接输出终端，还有既可接输入又可接输出的。B7A接口单元还分接16点和接32点的。PC是将B7A接口单元当作一种I/O单元处理的，只不过B7A具有远程通信能力。图5.18为CQM1H/CQM1通过B7A接口单元构成远程I/O系统。

图2.18 远程I/O系统构成图
应注意的是，B7A的链接终端具有通用性，不仅可用于CQM1H、CQM1机，还可用于其它机型，如C200Hα/C200HS/C200H，但它们的B7A接口单元与CQM1的不同。
在CQM1上配置G730接口单元，通过2芯电缆连接G730远程终端，如图2.19所示，通信接口为RS485，最大传输距离200m，通信波特率为187.5Kbps。
G730接口单元有主单元CQM1-G7M21、输入扩展主单元CQM1-G7N11和输出扩展主单元CQM1-G7N01三种形式。主单元最多能控制32个输入点和32个输出点。若要增加可控的点数，再加接扩展主单元，每加接一个可增加32点，但最多只能加接2个。输入扩展单元可设成32点入或16点入，输出扩展主单元可设成32点出或16点出。

图2.19
2）远程I/O链接单元
远程I/O链接单元CQM1-LK501允许CQM1H/CQM1成为电线型远程I/O通信系统的一部分，从而与主机构成一个I/O链接，如图2.20所示。通信电缆采用2芯VCTF电缆，通信距离最大200m，RS485接口，波特率位187.5Kbps。CQM1-LK501链接点数为32点入、32点出，CQM1H/CQM1通过I/O链接单元可与主机C200HS交换数据，这里应注意