第六章 特殊功能单元
PC可以非常出色地完成常规的继电逻辑控制，除了开关量控制这一基本功能外，PC还能实现多种特殊的控制功能，如进行模拟量控制，进行精确的定位和速度控制等等，这些特殊功能极大地拓展了PC的应用范围。PC不仅是顺序控制、逻辑控制的佼佼者，而且在运动控制、生产过程的自动化控制领域也占有重要的地位。
OMRON组合式结构的大型机、中型机，还有组合式结构的小型机，提供了多种特殊的功能单元，如标6.1所示，它们也称为智能单元，带有自己的CPU、存储器，能在CPU单元的管理和协调下独立地处理特殊任务，这样既满足功能上的要求，又减轻PC中主CPU的负担，提高了处理速度。
小型机CQM1的特殊功能单元可全部用于它的后续机型CQM1H。
中型机C200H有近20种特殊功能单元，这类单元同基本的I/O单元一样安装在CPU底板或I/O扩展底板上。C200H的特殊功能单元都可用于C200HS、C200Hα，相互之间通用，这些单元也可全部用于CS1系列PC，但CS1有自己专用的特殊功能单元。C200H特殊功能单元一般占用10个IR通道，部分单元占用20个。所占用的通道号由单元的机号（单 元号）决定。C200H分配给特殊功能单元的IR通道范围从100到199，共100个。因此，一个C200H PC系统中最多可有10个特殊功能单元。这些特殊功能单元的寻址方式与其在底板上占用的槽位号无关。用户可以通过单元面板上的拨轮开关设置其机号，范围0~9，机号不可重复。C200HS也可配置10个特殊功能单元，机号0~9。而C200Hα最多能配置16个，机号0~9、A~F。
表6.1 OMRON的特殊功能单元名称
适配的PC
名称
适配的PC
CQM1
C200H
CV
CS1
CQM1
C200H
CV
CS1
模拟输入单元
√
√
√
√
凸轮定位单元
√
√
√
模拟输出单元
√
√
√
√
ID传感器单元
√
√
√
模拟输入输出单元
√
√
√
ASCⅡ单元
√
√
√
温度传感器单元
√
√
模糊控制单元
√
√
√
冷/热温度控制单元
√
√
语音单元
√
√
√
温度控制单元
√
√
√
磁卡读出单元
√
PID控制单元
√
√
√
GPIB接口单元
√
高密度输入单元
√
√
温调数据链接单元
√
高密度输出单元
√
√
CRT接口单元
√
高密度I/O单元
√
√
个人计算机单元
√
中断输入单元
√
√
√
虚拟I/O单元
√
模拟定时单元
√
√
逻辑I/O单元
√
高速计数单元
√
√
√
梯形程序I/O单元
√
运动控制单元
√
√
√
汇编程序I/O单元
√
位置控制单元
√
√
√
传感器单元
√
注：“√”表示对应的PC已配置这种特殊功能单元。
本章介绍C200H的模拟量输入单元、模拟量输出单元、温度传感器单元、位置控制单元、高速计数单元等5种常用的特殊功能单元。
6．1 模拟量输入单元
C200H PC的模拟量输入单元有C200H-AD001、C200H-AD002、C200H-AD003等几种。下面详细介绍C200H-AD001单元。
6．1．1性能
（1）输入模拟量路数：最多4路/单元，用户可选择使用其中1路、2路或4路。
（2）输入信号范围：电压输入可选择为1~5V或0~10V；电流输入为4~20mA。
（3）分辨率：输入为电压或电流时均为满量程的1/4000（含线性误差）。
（4）精度：25℃时为±0.5%满量程；0~55℃时为±1.0%满量程。
（5）转换时间：最大2.5ms（1路）。
（6）输出代码：12位二进制数码（000H~FA0H）。
6．1．2设定与接线
C200H-AD001的面板图如图6.1所示。
单元的机号设置开关在面板的左上方，机号设置范围为0~9，但不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，正常工作时，RUN指示灯亮；输入信号断线时BROKEN WIRE指示灯亮。单元下方为接线端子，使用电压输入时，电压输入信号接在V+、V-端子上；使用电流输入时，V+与I+端子短接后接电流信号正端，V-接电流信号负端。
接线时，为了避免噪声进入模拟量输入单元，应注意：连接线采用屏蔽双绞线；屏蔽线接到COM端上；外部输入信号电缆应与交流电源线分开，以避免电源线对信号线的干扰；模拟量输入单元的电缆与主回路电缆、高压电缆、非PC负载电缆不要捆扎在一起，应隔离开来。
在C200H-AD001的底部有四个DIP单元，如图6.2所示，用于对输入路数和输入信号范围进行设定。
图6.2 DIP设定开关
图6.1 C200H-AD001面板图开关1、2用于选择输入信号路数，见表6.2。
开关3用于设定输入信号类型。置OFF时，电压输入1~5V，电流输入4~20mA。置ON时，只能为电压输入0~10V。
开关4不用。
表6.2 DIP开关1、2的设定开关1
开关2
输入信号路数
使用路数
OFF
ON
1
第1路
OFF
OFF
2
第1、2路
OFF
OFF
4
第1、2、3、4路
ON
ON
不用
6．1．3通道分配模拟量输入单元C200H-AD001占用6个IR通道、12个DM通道。若机号设为N，则占用IR通道n~n+5（其中n=100+N×10）、DM通道m~m+11（其中m=1000+ N×100）。
1．IR通道分配
IR通道n为输出通道，用于对单元功能进行控制，用户可改变其内容。IR通道n+1~n+5为输入通道，用户只能利用其内容而不能由用户程序改变其内容。
1）通道n（输出）
bit00为禁止A/D转换标志。bit00=1时，禁止A/D转换。
bit01为偏差控制标志。bit01=1时，执行偏差/增益控制。初始上电时，由于冲击，输入电压可能超过规定的信号范围。系统在初始上电时自动使该位为1，调整增益，以避免损坏单元。
bit02、bit03、bit04、bit05分别为输入1、2、3、4的刻度功能有效标志。
bit06不用。
bit07、bit08、bit09、bit10分别为输入1、2、3、4的平均功能有效标志。
bit11为峰值保持功能有效标志。
bit12为平方根功能有效标志。
bit13、bit14、bit15不用。
2）通道n+1、n+2、n+3、n+4（输入）
分别存放输入1、2、3、4经转换后的数字量，PC可以直接读取。对于求平均值、峰值保持和平方根功能来说，转换结果为12位二进制数，因此只有bit00~11数字有效；对于刻度功能，结果为4位十进制数（16位BCD码），此时bit00~15十六位数字全部有效。如果没有设置上述四种功能，则上电后，四个通道的bit00~11都将是对应输入信号经A/D转换后的二进制数据。
3）通道n+5（输入）
bit00在DM通道m~m+11中的数据设定不正确时为1。
bit01、bit02、bit03、bit04分别为输入1、2、3、4的断线标志。当输入信号设定为0~10V时，这些位不用。当输入信号设定为1~5V或4~20mA时，若输入信号低于0.5V或2mA时，这些位为1，表示已断线。
bit05为底部DIP开关3设定标志，其状态与开关3的状态相同。
bit06为底部DIP开关1设定标志，其状态与开关1的状态相同。
bit07为底部DIP开关2设定标志，其状态与开关2的状态相同。
bit08为初始上电禁止转换标志。初始上电时，数据不稳定，系统自动将该位置为1，禁止转换，100ms后该位被置为0。
bit09~15不用。
2．DM通道的分配
DM通道m~m+7用于刻度功能的上、下限，m+8~m+11用于平均功能下存放求平均值的数据个数。DM通道的分配见表6.3。DM通道的数据必须为BCD数。用户在编写程序之前，应根据所选用的功能，在相应的DM通道中预置参数，而不能改变它们。
表6.3 DM通道分配
DM通道
含义
DM通道
含义
m
输入1刻度下限值（BCD）
m+6
输入4刻度下限值（BCD）
m+1
输入1刻度上限值（BCD）
m+7
输入4刻度上限值（BCD）
m+2
输入2刻度下限值（BCD）
m+8
输入1平均值所用数据个数（BCD）
m+3
输入2刻度上限值（BCD）
m+9
输入2平均值所用数据个数（BCD）
m+4
输入3刻度下限值（BCD）
m+10
输入3平均值所用数据个数（BCD）
m+5
输入3刻度上限值（BCD）
m+11
输入4平均值所用数据个数（BCD）
6．1．4功能
1．二进制功能当输出通道n的刻度功能标志为0时，二进制功能有效。此时二进制转换结果为12位二进制数据，模拟量输入1、2、3、4的转换结果分别存放于IR通道n+1、n+2、n+3、n+4中。图6.3为A/D转换关系。转换后满刻度值为FA0，即BCD码4000，余下的SF用于初始上电时的偏差/增益控制。
图6.3 A/D转换关系
2．刻度值功能当输出通道n的刻度功能标志为1时，刻度值功能有效。首先按图6.3转换曲线转换为12位二进制数字量，然后根据DM通道m~m+7中所设置的上下限进行刻度转换，最终转换结果为4位BCD数，存放于n+1~n+4通道中。
用y表示A/D转换的12位二进制数，x表示模拟输入量，y1表示最终转换结果的4位BCD数。
当输入为0~10V时，由图6.3（a）可以得出：y=(4000/10)x=400x
当输入为1~5V时，由图6.3（b）可以得出：y=(x-1) ×1000
无论输入是0~10V还是1~5V，y1都按下面的公式换算：
y1=（y（上限值—下限值）/4000）+下限值换算的上下限参数是0~9999的BCD数据，且上下限之差不大于4000。可分别对四路输入置刻度值功能。
3．平均值功能当输出通道n的平均功能标志为1时，执行平均功能。即每进行N此A/D转换，将转换后的N个数据求平均值，结果存放于IR通道的n+1、n+2、n+3、n+4中。转换次数N即为DM通道的m+8~m+11中的设定值。
转换次数必须为2~9999的BCD数据，可分别对四路输入中的每一路设定不同的转换次数。平均值为二进制数据。
4．峰值保持功能当输出通道n的峰值保持功能标志为1时，对四路A/D均执行峰值保持功能，即将转换中的最大数值以二进制形式存放于IR通道的n+1~n+4中。
5．平方根功能当输出通道n的平方根功能标志为1时，对四路A/D转换均执行平方根功能。利用此功能，可将一些二次曲线数据（如热电偶输入信号）转换为线性值。结果存放于n+1~n+4通道中。
当利用刻度值功能时，平方根值Q为
Q=√（y×4000） (y为BCD码)
当不利用刻度值功能时，平方根值Q为
Q=√（y×FA0） （y为二进制数据）
在刻度值功能下，获得Q值后再进行刻度转换，此时转换结果y1=[（上限值-下限值）/4000] ×Q+下限值，获得的y1值存放于IR通道的n+1~n+4中。在不利用刻度值功能时，获得的Q值即存放于IR通道的n+1~n+4中。
6．1．5使用系统上电进入运行状态后，只要不禁止转换，4路A/D总是在不停的进行转换。根据用户设定的功能，转换后的数字量经功能转换后，存放于IR通道的n+1~n+4中。若使用刻度功能或平均值功能，则需要进入运行状态之前，对DM通道m~m+11进行设置，然后断电再重新启动。
6．2 模拟量输出单元
C200H的模拟量输出单元有C200H-DA001、C200H-DA002、C200H-DA003、C200H-DA004等。下面详细介绍C200H-DA001单元。
6．2．1性能
（1）输出模拟量路数：最多2路/每单元，可任意选择其中1路。
（2）输出信号范围：电压输出可选择1~5V或0~10V；电流输出为4~20mA。
（3）分辨率：输出为电压或电流时均为满量程的1/4096。
（4）精度：25℃时为±0.5%满量程；0~55℃时为±1.0%满量程。
（5）转换时间：最大2.5ms（1路）。
（6）输入数字量：12位二进制数码（000H~FFFH）。
（7）外部输出阻抗（电压输出）：最大0.5Ω。
（8）外部输出最大电流（电压输出）：15mA。
（9）允许的外部输出负载电阻（电流输出）：最大400Ω。
（10）功耗：5VDC最大650mA。
6．2．2设定与接线
C200H-DA001的面板图如图6.4所示。
C200H-DA001面板的左上方为机号设置开关，机号设定范围为0~9，不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，工作正常时，RUN指示灯亮；输出信号超出设定的上、下限时，ALARM指示灯亮。单元下方为输出接线端子，其中NC为无用端子，V为电压输出，I为电流输出，P为脉冲输出，AU为上限报警输出（开关量），AL为下限报警输出（开关量），ACOM为报警输出公共端。
接线时，为了避免噪声进入模拟量输出单元，应注意：连接线采用屏蔽双绞线；屏蔽线接到COM端上；外部输出信号电缆应与电源线分开，以避免电源线对信号线的干扰；模拟量输出单元的电缆应与主回路电缆、高压电缆、非PC负载电缆隔离。 图6.4 C200H-DA001面板图
在C200H-DA001底部有4个DIP开关（见图6.2），用于进行输出设定。
开关1用于设定输出信号范围。置为OFF时,表6.4 DIP开关2、3输出方式的设定开关2
开关3
路1输出
路2输出
OFF
OFF
模拟
模拟
OFF
ON
脉冲
模拟
ON
OFF
模拟
模拟
ON
ON
模拟
脉冲
输出电压为1~5V，输出电流为4~20mA。置为ON时，输出电压为0~10V。
开关2，3用于输出方式的设定，见表6.4。
开关4不用。
6．2．3通道分配
C200H-DA001占用4个IR通道，5个DM通道。机号设为N时，该单元占用IR通道为n~n+3（其中n=100+N×10），DM通道为m~m+4（其中m=1000+N×100）。
1．IR通道的分配通道n~n+2为输出通道，n+3为输入通道。
1）通道n、n+1（输出）
通道n、n+1的bit00~11分别为输出1路、2路转换成模拟量前的数据（12位二进制数）。若某一路输出方式选择为模拟信号，则应向该通道中写入待转换的数字量；若输出方式选择为脉冲信号，则应向该通道中写入脉冲占空比数据。
bit12~bit15不用。
2）通道n+2（输出）
bit00~02用于在脉冲输出时设定脉冲周期，如标6.5所示。
表6.5 脉冲周期设定
bit00
bit01
bit02
周期
0
0
0
1秒
1
0
0
2秒
0
1
0
5秒
1
1
0
10秒
0
0
1
20秒
bit03不用。
bit04为输出1上、下限报警功能有效标志位。
bit05为输出2上、下限报警功能有效标志位。
bit06为输出1限幅功能有效标志位。
bit07为输出2限幅功能有效标志位。
bit08为输出禁止有效标志位。以上各有效标志位都为“1”时有效。
bit09~15不用。
3）通道n+3（输入）
bit00在DM通道参数设置不正确时为1。
bit01为输出1下限报警标志位。当输出1数据（即通道n内容）小于或等于DM通道m+2的内容时，此位为1。
bit02为输出1上限报警标志位。当输出1数据（即通道n内容）大于或等于DM通道m+3的内容时，此位为1。
bit03为输出2下限报警标志位。当输出2数据（即通道n+1内容）小于或等于DM通道m+2的内容时，此位为1。
bit04为输出2上限报警标志位。当输出2数据（即通道n+1内容）大于或等于DM通道m+3的内容时，此位为1。
bit05为输出1到达下限标志。当输出1数据小于或等于DM通道m内容时，此位为1。
bit06为输出1到达上限标志。当输出1数据大于或等于DM通道m+1内容时，此位为1。
bit07为输出2到达下限标志。当输出2数据大于或等于DM通道m内容时，此位为1。
bit08为输出2到达上限标志。当输出2数据大于或等于DM通道m+1内容时，此位为1。
bit09~15不用。
2．DM通道的分配
DM通道m、m+1用于限幅功能的上、下限；m+2、m+3用于报警功能的上、下限；m+4用于报警功能的死区。DM通道的分配见表6.6。DM通道m~m+4都只用bit00~11存放
表6.6 DM通道内容
DM通道
含义
m
输出下限（二进制）
m +1
输出上限（二进制）
m +2
报警下限（二进制）
m +3
报警上限（二进制）
m +4
报警死区（二进制）
12位二进制数，其它位不用。用户在编写程序之前，应根据所选用的功能，在相应的DM通道中预置参数。预置或改变参数只能用编程器输入。用户程序只能读取这些参数，而不能改变它们。
6．2．4功能
1．无限幅功能当IR通道n+2的输出限幅功能标志为0时，执行无限幅功能。此时存放于IR通道n、n+1中的12位二进制数据按图6.5转换关系进行D/A转换。
图6.5 D/A转换关系
2．限幅功能当IR通道n+2的限幅功能标志为1时，执行限幅功能。当输出数字量大于或等于DM通道的m+1内容时，则按m+1内容输出，同时IR通道n+3的输出到达上限标志变为1。当输出数字量小于或等于DM通道m的内容时，则按m内容输出，同时IR通道n+3的输出到达下限标志变为1。限幅功能如图6.6所示。 图6.6 限幅功能
3．上、下限报警功能当IR通道n+2的报警标志为1时，执行上、下限报警功能。当数字量大于或等于报警上限（DM通道m+3的内容）时，上限报警标志变为1。当上限报警标志变为1后，数字量小于报警上限值减去报警死区值（DM通道m+4的内容）时，上限报警标志才变为0。当数字量小于或等于报警下限（DM通道m+2的内容）时，下限报警标志变为1。当下限报警标志变为1后，数字量大于报警下限值加上报警死区值时，下限报警标志才变为0。上、下限报警功能如图6.7所示。
图6.7 上、下限报警功能
4．脉冲输出功能用底部面板的DIP开关2、3选择脉冲输出功能。在脉冲输出功能下，输出幅值为5V、周期固定的脉宽调制信号。脉冲周期T由IR通道n+2的bit00~02设定，见表6.5。
脉冲宽度P=T×（输出数据（十六进制）/FFF）×100%
脉冲输出功能不需预置参数，脉冲周期和输出数据都是由程序控制输出的。若在工作过程中，改变脉冲周期或输出数据，要在下一个脉冲周期才能有效，如图6.8所示：
图6.8 脉冲输出功能
6．2．5使用系统上电进入运行状态后，只要不禁止转换，2路D/A总是按照设定的功能不停地进行转换、输出。转换前的数字量按十六进制存放于IR通道的n和n+1中。若要使用限幅功能和上、下限报警功能，则需要进入运行状态之前，对DM通道m~m+4进行设置，然后断电重新启动。
6．3 温度传感器单元温度传感器单元用于将温度传感器的检测值转换为BCD码并存入PC的指定通道。C200H PC的温度传感器单元有两种类型：一种连接热电偶，型号为C200H-TS001/TS002；另一种连接铂热电阻，型号为C200H-TS101/TS102。
6．3．1性能
（1）外部输入信号（温度传感器类型）
TS001：热电偶K(CA)或J(IC)可选； TS002：热电偶K(CA)或L(Fe-CuNi)可选；
TS101：铂热电阻Pt100Ω； TS102：铂热电阻JPt100Ω。
（2）外部输入点数：每单元最多4点，可选择为1、2或4点。
（3）输出代码：4位BCD码。
（4）精度：±（满量程的1%+1℃）。
（5）转换时间：最大1.2秒/点。
（6）转换周期：每单元4点时最大4.8秒；
每单元2点时最大2.4秒；
（7）PC时间：转换周期+PC一次扫描时间。
（8）端子连接：可拆卸端子块。
（9）隔离：通道之间无隔离；输入端子于PC之间为光电隔离。
（10）内部店员：5VDC时最大450mA。
（11）检测温度范围：根据所选用的温度传感器型号可选择-50~1000℃中不同区域。
TS001/TS002可选15种，TS101/TS102可选11种。
6．3．2设定与接线单元左上方为机号设定开关，设定范围为0~9，不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，正常工作时，RUN指示灯亮；输入信号断线时，BROKEN WIRE指示灯亮。单元下方为接线端子。在单元底部有四个DIP开关，参见图6.2，用于设定输入路数与传感器类型。
1．输入设定
1）TS001/TS002单元的输入设定开关1、2用于设定输入路数，参见表6.2。
开关3用于设定测温范围。置OFF时，测温范围为K(CA)(0~400℃)或J(IC)(0~300℃)、L(Fe-CuNi)(0~300℃)。置ON时，测温范围必须通过程序向单元写入温度范围代码来决定。
开关4用于设定是K型还是J型、L型，只有当开关3为OFF时有效。开关4置OFF时，为K型；开关4置ON时，为J型、L型。
2）TS101/TS102单元的输入设定开关1、2用于设定输入路数，参见表6.2。
开关3用于设定测温范围。置OFF时，为JPt(0~100℃)、Pt(0~100℃)；置ON时，测温范围必须通过程序向单元写入温度范围代码来决定。
开关4不用。
2．接线方式图6.9为温度传感器单元接线图。
图6.9（a）为TS001/TS002与热电偶的接线图。有4路输入，可接4个热电偶。冷端补偿电阻R0与单元内部电路相配套，以确保测量精度。因此，不可去掉此电阻，而应将其牢接在端子B4和B5上。
图6.9（b）为TS101/TS102与热电阻的接线图。有4路输入，可接4个热电阻。每个热电阻引出三根连接线接到端子排上，这种三线制接法可以补偿导线电阻变化对测量精度的影响。
图6.9 温度传感器单元接线图
6．3．3温度范围代码与通道分配
1．温度范围代码
C200H-TS001/TS002单元可提供15个测温区段，用于不同的热电偶，这15个区段用BCD码00~14表示，代码与测温段关系见表6.10。C200H-TS101/TS102单元可提供11个测
图6.10 TS001/TS002的测温范围和代码温区段，用于不同的铂热电阻，这11个区段用BCD码15~25表示，代码与测温关系表见图6.11。当底部开关DIP开关3置ON时，必须用程序将所选的温度代码写入指定通道，温度传感器单元才能正确检测出传感器测出的温度。
图6.11 TS101/102的测温范围和代码
2．通道分配温度传感器单元均占用6个IR通道n~n+5。其中，n=100+N×10，N是单元的机号。通道n为输出通道，n+1~n+5为输入通道。
1）通道n（输出）
bit00为数据保持标志。该位置为1时，转换停止，并保持该位为1前的数据不变。该位置为0时，进行正常转换。
bit01~07不用。
bit08~13用于设定温度传感器测温范围的代码。测温范围的代码用2位BCD码表示。无论单元底部的DIP开关设为何种方式，都必须用代码设定测温范围。TS001/TS002的代码范围为00~14，测温范围与代码的关系如图6.10所示；TS101/TS102的代码范围为15~25，测温范围与代码的关系如图6.11所示。
bit14不用。
bit15为类型设定有效标志。该位置为1时，设定代码有效，开始转换；该位置为0时，设定代码无效。
2）通道n+1、n+2、n+3、n+4（输入）
分别为输入1、2、3、4的温度值，4位BCD码。其中最高位为符号位，即bit15=1时，温度为负值；bit15=0时，温度为正值。
设温度传感器的测量范围为（T1，T2），则其有效温度范围为（TL，TH）
TL= T1-（T2- T1）×10%
TH= T2+（T2- T1）×10%
如果转换后数据在（TL，TH）范围内，则通道内容为带符号的温度值。如果转换后数据超出（TL，TH）范围，则通道内容为FFFF。
3）通道n+5（输入）
bit00为代码设置错误标志。该位为1时，表示通道n中bit08~13设定的代码有错。
bit01为输入1断线标志。该位为1时，表示输入1断线，同时通道n+1的内容变为E039。
bit02为输入2断线标志。该位为1时，表示输入2断线，同时通道n+2的内容变为E039。
bit03为输入3断线标志。该位为1时，表示输入3断线，同时通道n+3的内容变为E039。
bit04为输入4断线标志。该位为1时，表示输入4断线，同时通道n+4的内容变为E039。
bit05为存储器出错标志。该位为1时，表示单元中用于存储转换数据的存储器有错。
bit06为设定等待标志位。当底部的DIP开关3设为ON时，初上电或单元复位后，该位为1，待测温范围代码设定完成后，该位变为0。
bit07为数据无效标志。初上电或单元复位后，在数秒内转换数据不稳定，这期间该位为1，待数据稳定后，该位变为0。该位为1时，n+1~n+4中的数据无效。
bit08~13为温度传感器测温范围的代码显示，2位BCD码，其内容与通道n中bit08~13相同。
bit14不用。
bit15为运行标志。该位为1时，表示单元正常运行。
6．3．4使用系统上电进入运行状态后，先用程序对IR通道n的bit08~13设定测温范围的代码，然后将测温范围代码设定有效标志（通道n的bit15）置为1，温度传感器单元即开始正常运行，转换后的温度值存放于IR通道n+1~n+4中。
6．4 位置控制单元
C200H-NC111、C200H-NC112、C200H-NC211等是C200H PC用于位置控制的智能单元。它们可向步进电机驱动器或伺服电机驱动器输出脉冲，以控制运动部件的速度和位置。
6．4．1性能以NC111为例，其性能如下：
（1）每个单元可控制一个轴。
（2）输出控制脉冲数：-8388607~+8388606。
（3）脉冲速率：每秒1~99990个脉冲。
（4）脉冲速率变化：控制系统可实现阶梯式自动加减速。加速度为每毫秒1~999每秒脉冲。
（5）原点搜索：可监测接近原点或原点信号；也可进行原点补偿0~9999个脉冲；也可高速或接近现有速度搜索原点。
（6）间隙补偿：0~9999个脉冲。
（7）手动操作：可高速点动，低速点动和微动。
（8）多点定位：可一次定位20点，以15种速度变化。
6．4．2系统配置图6.12为NC111的结构框图。位控单元有自己的微处理器和存储器，还有脉冲发生器和I/O接口。位控单元既可以被PC主CPU单元控制，也可以直接由控制台的外部输入信号控制。一方面它通过总线及接口电路与C200H PC相连，与主CPU频繁交换信息；另一方面又通过I/O连接器接收外部开关量输入及输出脉冲。位控单元根据PC发出的控制指令和接收到的外部输入信号，由自身的CPU执行具体的定位算法，并依执行的结果控制脉冲发生器输出脉冲数及频率。位控单元减轻了主CPU的负担，具有相对的独立性，但不能脱离PC而工作，它最终还是作为C200H PC的一个智能接口单元，占用相应的I/O地址。
图6.12 NC111的结构框图用NC111与C200H PC组成的定位控制系统如图6.13所示。NC111插入C200H PC的
图6.13 NC111定位控制系统底板插槽中，通过一条40芯插头与外部I/O连接。NC111接收外部的操作按钮、限位开关的信号，输出脉冲信号，经电机驱动器后再去驱动电机，电机带动丝杠转动，使部件在CW（正）、CCW（反）两个方向上移动。用户通过PC向NC111设置参数及发出命令，NC111即可自动根据现场的检测信号和PC的命令来调整控制输出，达到准确定位。
6．4．3设定与接线位控单元NC111的面板如图6.14所示。
单元面板上部为指示区，有6个指示灯组成。中部为机号设定开关和工作模式设定开关。下部为I/O接线口。
指示区各指示灯的含义如下：RUN指示灯，正常运行时亮，出错时不亮；BUSY指示灯，运行/传送时亮；CW指示灯，被控系统（电机）正向运转时亮；CCW指示灯，被控系统（电机）反向运转时亮；ALARM指示灯，不正常时闪烁；ERR指示灯，出错时亮。
1．设定机号设定开关设定范围为0~9，但不可与其它智能单元的机号重复。位控单元占用10个IR通道，范围为n~n+9，其中n=100+N×10，N是机号；占用100个DM通道，范围为m~m+99，其中m=1000+N ×10，N是机号。
NC111的工作模式设定开关不用。 图6.14 NC111的面板图在单元的底部有一组DIP开关，共8个开关，用于I/O设定，见表6.7。
表6.7 DIP开关设定开关
功能
ON
OFF
1
输出脉冲选择
脉冲加方向
CW脉冲加CCW脉冲
2
原点搜索方向
CCW
CW
3
原点接近信号
有
没有
4
原点接近信号形式
常开输入
常闭输入
5
原点信号形式
常开输入
常闭输入
6
外部中断选择
取决于开关7
由IR通道n的bit06确定
7
外部中断响应
改变速度
停止
8
不用
2．接线
NC111的I/O接口为40限，通过40芯插头引出，分A、B两列，实际使用20条信号线，其中电源及地线共4条，其它监控输入12条，输出4条。输入输出信号在PC数据区内均有对应的标志和状态位反映它们的变化。
NC111的I/O接口电路见图6.15。
图6.15 NC111的I/O接口电路
1）电源及地线位控系统需要配备独立的电源，为NC111单元的输入输出电路及电机驱动器提供工作电源，位控单元的I/O插头提供电源输入端，可外接+5VDC或+24VDC电源，但两种电源不能同时使用。
2）输入信号输入信号是指检测现场位置变化情况的开关信号。输入信号既可选用常开接点，，也可选用常闭触点，用户只需用单元底部上的DIP开关设置。
①原点接近输入：在坐标原点附近安装一接近开关，当被控装置运动到原点附近时，开关向NC111发出信号，可使系统进行减速等处理。
②原点输入：在坐标原点安装行程开关或光电开关等检测元件，当被控设备运动到原点时，此信号有效，使系统停止位移或改变方向。
③正、反向限位输入：在坐标原点两侧的某个距离范围内分别设置一个行程开关或光电开关，当被控设备运动到此时，限位信号有效，自动停止设备运动，以防达到系统的物理极限，造成损坏。
④外部中断输入：安装于控制台的按钮开关，用于系统调试。
⑤紧急停止输入：安装于控制台的按钮开关，此信号有效时，NC111单元所有的输出将被禁止。可在出现异常时保护系统。
3）输出信号由NC111位控单元发出的脉冲信号，以控制步进电机或伺服电机。输出信号为两对接线端，用户可用底部DIP开关设置不同的输出方式：
①两对输出信号分别为正向位移脉冲串和反向位移脉冲串。
②两对输出信号，一为位移脉冲串，另一为位移方向电平信号。
6．4．4控制命令及功能
NC111位控单元提供13条命令，可进行自动或手动位置控制，数据传输等操作。这些命令的执行都是通过对标志位置位和参数设定实现的。详细操作请查阅有关手册，这里只简单介绍各命令功能。
（1）启动（START）：控制NC111位控单元按照预置的参数逐点进行位置控制。
（2）原点搜索（ORIGIN SEARCH）：NC111单元根据原点接近开关和原点开关输入信号自动确定原点位置。用此命令之前应先设定搜索方向。根据原点和搜索初始点的相对位置不同，可有以下三种搜索方式。
①原点接近开关和原点均在搜索方向上，如图6.16所示。
图6.16 原点搜索方式I
②原点搜索开始点在原点接近开关检测范围内，又与搜索方向相同，如图6.17所示。NC111先向搜索的反方向发出位移脉冲，使搜索的开始点移出原点接近开关的检测区，然后再重新搜索。
图6.17 原点搜索方式II
③若沿搜索方向搜索至该方向上的限位开关而未找到原点，则NC111暂停发位移脉冲0.5秒，然后反方向高速移过原点和原点接近开关的检测区域，再重新沿搜索方向开始搜索。
如图6.18所示。
图6.18 原点搜索方式III
（3）原点返回（ORIGIN RETURN）：在已知当前位置情况下，不需原点接近信号和原点信号，自动返回原点。为确定当前位置，再用此命令前应先用原点搜索命令或数据传输命令。
（4）恢复输出（RELEASE PROHIBIT）：当位控单元由于紧急停止输入、限位开关输入等信号有效，导致禁止输出脉冲时，可用此命令恢复输出。
（5）读故障码（READ ERROR）：当系统发生故障后，可用此命令读出故障代码进行故障判断。
（6）复位原点（RESET ORIGIN）：用此命令将当前位置重定义为原点。
（7）示教（TEACH）：将当前位置参数写入到指定位置序列中作为预期目标。
（8）传输数据（TRANSFER DATA）：在位控单元运行过程当中，可将PC有关数据区中的预置参数重新写入位控单元的内存，或改变当前位置为期望的值。
（9）手动操作：NC111有三种手动操作命令：高速点动、低速点动和微动。此命令许用编程器作为操作台，通过设置参数和现场按键控制进给。高速点动（HIGH SPEED JOG）和低速点动（LOW SPEED JOG）在用户按下命令键并保持期间一直有输出脉冲，直到松开命令键时进给停止。微动（INCH）在每次按下命令键时，只进给一个脉冲当量。
（10）外部中断：有两种命令：停止（STOP）和改变速度（CHANGE SPEED）。停止命令可在执行START，ORIGIN SEARCH，ORIGIN RETURN以及手动操作期间执行，用来使位移速度减至零而停止位置变化。改变速度命令只能用于执行START命令以后，每执行一次该命令，NC111按用户预设的速度序号依次改变速度，如图6.19所示。
图6.19 改变速度
6．5 高速计数单元
C200H的高速计数单元有C200H-CT001-V1、C200H-CT002等，主要用于连接旋转编码器等高速脉冲源，以实现定位、位移测量和转速测量等。
6．5．1性能表6.8列出高速计数单元的性能指标。
表6.8 高速计数单元的性能指标项目
C200H-CT001-V1
C200H-CT002
轴数
1轴/单元
工作模式
6种：线性工作模式、环形工作模式、预置模式、门控模式、闩锁模式、采样模式
计数输入
输入信号
编码器输入A和B
信号电平
5、12、24VDC（接线时选择）
RS-422线驱动器
（Am26LS31兼容）
输入类型
相位差输入、加减输入、脉冲和方向输入
计数速度
最大50KCPS
最大75KCPS
其它
在相位差输入时，可选用倍频功能（×1、×2或×4）
外部输入
输入信号
机数器输入Z、外部控制输入IN1、外部控制输入IN2
信号电平
5、12、24VDC（接线时选择）
RS-422线驱动器
（Am26LS31兼容）
外部输出
输出
外部输出0~7（8点）
开关容量
外部输出电源：5~24VDC，16~80mA
内部电流消耗
5VDC，0.3Amax
5VDC，0.4Amax
重量
400g max
305g max
注：相位差输入影响计数速度。
6．5．2设定与接线高速计数单元的面板如图6.20所示。
单元面板上部为指示区，中部为机号设定开关和工作模式设定开关，下部为I/O接线口。
指示区各指示灯的含义如下：RUN指示灯，正常运行时亮，出错时不亮；A指示灯，输入A为ON时亮；B指示灯，输入B为ON时亮；1~2指示灯，对应控制输入IN1、IN2为ON时亮；EER指示灯，出错时亮；0~7指示灯，相应地输出为ON时亮。
1．设定机号设定开关设定范围为0~9，但不可与其它智能单元的机号重复。高速计数单元占用10个IR通道，范围为n~n+9，其中n=100+N×10，N是机号；占用100个DM通道，范围为m~m+99，其中m=1000+N×100，N是机号。
工作模式设定开关的范围为1~6，含义如下：1—线性工作模式；2—环形工作模式；3—预置模式；4—门控模式；5—闩锁模式；6—采样模式。
在单元的底部有一组DIP开关，共8个开关，用于选择输入信号类型。开关1、2、3用于输入信号A、B的类型选择，见表6.9。
表6.9 输入信号A、B的类型选择开关1
开关2
开关3
输入类型
OFF
OFF
OFF
相位差输入
×1
OFF
OFF
ON
×2
OFF
ON
×
×4
ON
OFF
×
加减脉冲输入
ON
ON
×
脉冲+方向输入
开关4、5的设置只有在工作模式1、2、3的情况下有效。开关4为OFF时，复位信号输入Z无效。开关4为ON时，若开关5为OFF，则复位信号输入Z得下降沿有效；若开关5为ON，则输入Z的上升沿有效。 图6.20 高速计数单元面板
开关6、7的设置只有在工作模式1、2、3的情况下有效。在工作模式4、5、6下，不管这两个开关如何设置，控制输入IN1总是在上升沿有效；开关6为OFF时，控制输入IN1无效。开关6为ON时，若开关7为OFF，则控制输入IN1在下降沿有效；若开关7为ON，
则控制输入IN1在上升沿有效。
开关8：该开关设置只有在工作模式1、2、3下有效。置OFF时，内部复位位无效。置ON时，内部复位位在上升沿有效。
2．输入信号类型
1）相位差输入在相位差输入方式下，输入端内藏一乘法器，根据DIP开关1、2、3的选择不同（参见表6.9输入信号A、B的类型选择），乘法器分别为×1、×2、×4。×1表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计一个数；×2表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计两个数；×4表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计四个数。图6.21为相位差输入方式下旋转编码器与高速计数器之间连接示意图。
①加计数：当输入A超前输入B 90°时，计数器加计数。如果乘法器为×1，则在输入A的上升沿计数。如果乘法器为×2，则在输入A的上升沿和下降沿均计数。如果乘法器为×4，则在输入A和B的上升沿、下降沿均计数。
图6.21 相位差输入方式下旋转编码器与高速计数器连接图
②减计数：当输入A滞后于输入B 90°时，计数器减计数。如果乘法器为×1，则在输入A的下降沿计数。如果乘法器为×2，则在输入A的上升沿和下降沿均计数。如果乘法器为×4，则在输入A和B的上升沿、下降沿均计数。
在相位差输入方式下，输入A为加计数脉冲，输入B为减计数脉冲。在输入A脉冲的上升沿计数器加1，在输入B脉冲的下降沿计数器减1，输入Z为计数器的复位端。在该输入方式下，输入A、B可根据需要加接相应的脉冲源，如接近开关、旋转编码器等。输入A、B的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
2）加减脉冲输入在加减脉冲输入方式下，输入A为加计数脉冲，输入B为减计数脉冲。在输入A脉冲的上升沿计数器加1，在输入B脉冲的下降沿计数器减1，输入Z为计数器的复位端。在该输入方式下，输入A、B可根据需要加接相应的脉冲源，如接近开关、旋转编码器等。输入A、B的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
3）脉冲+方向输入在脉冲+方向输入方式下，输入A作为计数器的脉冲源，在每个脉冲的上升沿计数。输入B用于控制计数方向。输入B为OFF时，计数器加计数；输入B为ON时，计数器减计数。计数器工作时，根据输入B为OFF时还是为ON，在输入A的脉冲上升沿加1或减1。输入A的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
4）计数器的复位高速计数器在线性工作模式、环形工作模式、预置模式下时，共有三个复位信号，分别是输入Z、控制输入IN1、内部复位信号（即通道n的bit06，n=100+N×10，N是机号）。通过对单元底部的DIP开关4、5、6、7、8的设置，可选择有效复位信号。
①在线性工作模式和环形工作模式下，这三个复位信号可同时有效，也可分别有效。如果设置为输入Z与其它两个复位信号同时有效，则高速计数单元除输入Z外对其它两个复位信号不予响应，相当于只有输入Z有效，其它两个复位信号无效。如果设置为输入Z无效，IN1与内部复位信号有效，则相当于只有IN1有效。如果设置为三个复位信号中只有一个有效，则利用这一个复位信号复位。
②在预置模式下，输入Z无效。如果设置为IN1和内部复位信号有效，则相当于只有IN1有效。如果设置为IN1和内部复位信号中只有一个有效，则利用这一个复位信号复位。
3．接线
C200H-CT001-V1和C200H-CT002单元的I/O接口均为40线接口，其信号排列见图6.22。
高速计数单元与旋转编码器相连时，对于不同类型的旋转编码器和高速计数单元，其接线方式不同。图6.23为C200H-CT001-V1与集电极开路旋转编码器之间的接线图。图6.24
图6.22 模块的信号排列
图6.23 C200H-CT001-V1与集电极开路旋转编码器的接线图为C200H-CT002与线性驱动式旋转编码器之间的接线图。图6.25为C200H-CT002与集电极开路旋转编码器之间的接线图，图中加接了旋转编码器适配器，以确保高速计数单元工作可靠。
图6.24 C200H-CT002与线性驱动式旋转编码器的接线图
图6.25 C200H-CT002与集电极开路旋转编码器的接线图
C200H-CT001-V1的输入信号A、B、Z为电压输入，C200H-CT002的输入信号A、B、Z为电流输入。两种单元的IN1和IN2均为电压输入，输出0~7为晶体管输出。
6．5．3功能高速计数单元CT001有6种工作模式，下面分别介绍每种工作模式的具体功能。
1）线性工作模式计数范围为-8388608~+8388607，在此范围内可设定16组上、下限值，并可为每一组设定值指定若干个输出点受控。当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为ON。设定值范围如图6.26所示。
图6.26 线性工作模式设定值举例说明如表6.10所示。
表6.10 设定值与输出
下限值
上限值
指定输出变为ON
设定值0
-7000
-5000
3、1
设定值1
-1000
+4500
7、6、4、0
设定值2
-4000
+3000
6、5、0
设定值3
+6000
+9000
7、5、2、1
若当前计数值为+2000，则输出7、6、5、4、0都变为ON，因为设定值1和2均包含了当前计数值。
在线性工作模式下可控的输出为内部8点和外部输出8点。
预置好16组设定值之后，可指定是否每个设定值有效或无效。有效/无效状态在运行期间可改变。在一次操作期间可从PC主机传输和刷新最多三个设定值，还可按新的设定值操作。
2）环形工作模式计数范围为0~65535。在此范围内可设定16组上、下限，并可为每组设定值指定若干个输出点受控。当计数值落在某一组设定值内时，该组指定的输出为ON。另外与线性工作模式不同的是，当增计数达到最大值时，即回到零，继续从零开始增计数；而减计数达到零时，即回到最大值，继续从最大值开始减计数。计数值与设定值如图6.27所示。
举例说明如表6.11所示，若当 图6.27 环形工作模式计数值与设定值前计数值是600，则输出点7、6、2、0、1都变为ON，因为设定值1和2中包含当前值。
可控输出点数及有效/无效状态等方面说明与线性工作模式下相同。
表6.11 设定值与输出
下限值
上限值
指定输出变为ON
设定值0
4000
4500
4、0
设定值1
200
3000
7、2、1
设定值2
9000
1000
6、2、0
设定值3
5000
7000
6、5、3、0
3）预置模式此模式对编码输入进行递减计数。用户先预置一个计数值，预置计数值范围为0~8388607，启动计数器后从预置值开始递减计数，直至减到零。可预置20个计数值，按需要选用。
在计数开始直到结束期间，8个点输出的状态变化如图6.28所示，输出#0从计数开始时变为ON，当计数达到某一指定的计数值A时变为OFF。输出#1在计数达到某一指定计数值B时变为ON，当计数达到指定值C时变为OFF。输出#2在计数达到D时变为ON，达到E时变为OFF。输出#4~#7则当计数值减到零时变为ON，经过指定的时间T后变为OFF。输出#3不用。其中A、B、C、D、E在0~8388607之间，而且应当小于预置值；时间值T在0~99.99s之间。
由于预置模式是对编码输入进行递减计数，因此，应将编码输入设置为递减方向。
4）门控模式当控制输入IN1变为ON时，对编码输入进行增或减计数，计数范围为-8388608~+8388607。当IN1从OFF→ON时开始计数，IN1从ON→OFF时停止计数，并保持当前计数值，到下一次IN1从OFF→ON时，在从头开始计数。如图6.29所示。
在门控模式下无外部输出。
图6.28 预置模式输出的状态变化 图6.29 门控模式
5）闩锁模式当控制输入IN1从OFF→ON时，计数器开始递增或递减计数，此后不论IN1是否保持为ON，计数都将继续，直至控制输入IN2从OFF→ON时，计数停止并保持为当前值，但内部计数值仍连续计数，直至下一次IN2从OFF→ON时，计数值跃变为内部计数当前值，并保持，直至IN1再次发生从OFF→ON变化时计数从头开始，内部计数也从头开始。如图6.30所示。计数范围为-8388608~+8388607。IN1和IN2可选为外部输入或内部输入。此模式下无外部输出。
6）采样模式当控制输入IN1从OFF→ON时，在预置的采样时间T内对编码输入进行计数，可增可减，计数范围为-8388608~+8388607。T时间到时停止计数并保持当前计数值。下次IN1从OFF→ON时重新开始计数，采样时间可变。T取值范围为10ms~9999ms。在此模式下无外部输出。采样计数时序如图6.31所示。
图6.30 闩锁模式 图6.31 采样模式有关高速计数单元的具体使用方法，请参阅有关手册，此处不再详述。
PC可以非常出色地完成常规的继电逻辑控制，除了开关量控制这一基本功能外，PC还能实现多种特殊的控制功能，如进行模拟量控制，进行精确的定位和速度控制等等，这些特殊功能极大地拓展了PC的应用范围。PC不仅是顺序控制、逻辑控制的佼佼者，而且在运动控制、生产过程的自动化控制领域也占有重要的地位。
OMRON组合式结构的大型机、中型机，还有组合式结构的小型机，提供了多种特殊的功能单元，如标6.1所示，它们也称为智能单元，带有自己的CPU、存储器，能在CPU单元的管理和协调下独立地处理特殊任务，这样既满足功能上的要求，又减轻PC中主CPU的负担，提高了处理速度。
小型机CQM1的特殊功能单元可全部用于它的后续机型CQM1H。
中型机C200H有近20种特殊功能单元，这类单元同基本的I/O单元一样安装在CPU底板或I/O扩展底板上。C200H的特殊功能单元都可用于C200HS、C200Hα，相互之间通用，这些单元也可全部用于CS1系列PC，但CS1有自己专用的特殊功能单元。C200H特殊功能单元一般占用10个IR通道，部分单元占用20个。所占用的通道号由单元的机号（单 元号）决定。C200H分配给特殊功能单元的IR通道范围从100到199，共100个。因此，一个C200H PC系统中最多可有10个特殊功能单元。这些特殊功能单元的寻址方式与其在底板上占用的槽位号无关。用户可以通过单元面板上的拨轮开关设置其机号，范围0~9，机号不可重复。C200HS也可配置10个特殊功能单元，机号0~9。而C200Hα最多能配置16个，机号0~9、A~F。
表6.1 OMRON的特殊功能单元名称
适配的PC
名称
适配的PC
CQM1
C200H
CV
CS1
CQM1
C200H
CV
CS1
模拟输入单元
√
√
√
√
凸轮定位单元
√
√
√
模拟输出单元
√
√
√
√
ID传感器单元
√
√
√
模拟输入输出单元
√
√
√
ASCⅡ单元
√
√
√
温度传感器单元
√
√
模糊控制单元
√
√
√
冷/热温度控制单元
√
√
语音单元
√
√
√
温度控制单元
√
√
√
磁卡读出单元
√
PID控制单元
√
√
√
GPIB接口单元
√
高密度输入单元
√
√
温调数据链接单元
√
高密度输出单元
√
√
CRT接口单元
√
高密度I/O单元
√
√
个人计算机单元
√
中断输入单元
√
√
√
虚拟I/O单元
√
模拟定时单元
√
√
逻辑I/O单元
√
高速计数单元
√
√
√
梯形程序I/O单元
√
运动控制单元
√
√
√
汇编程序I/O单元
√
位置控制单元
√
√
√
传感器单元
√
注：“√”表示对应的PC已配置这种特殊功能单元。
本章介绍C200H的模拟量输入单元、模拟量输出单元、温度传感器单元、位置控制单元、高速计数单元等5种常用的特殊功能单元。
6．1 模拟量输入单元
C200H PC的模拟量输入单元有C200H-AD001、C200H-AD002、C200H-AD003等几种。下面详细介绍C200H-AD001单元。
6．1．1性能
（1）输入模拟量路数：最多4路/单元，用户可选择使用其中1路、2路或4路。
（2）输入信号范围：电压输入可选择为1~5V或0~10V；电流输入为4~20mA。
（3）分辨率：输入为电压或电流时均为满量程的1/4000（含线性误差）。
（4）精度：25℃时为±0.5%满量程；0~55℃时为±1.0%满量程。
（5）转换时间：最大2.5ms（1路）。
（6）输出代码：12位二进制数码（000H~FA0H）。
6．1．2设定与接线
C200H-AD001的面板图如图6.1所示。
单元的机号设置开关在面板的左上方，机号设置范围为0~9，但不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，正常工作时，RUN指示灯亮；输入信号断线时BROKEN WIRE指示灯亮。单元下方为接线端子，使用电压输入时，电压输入信号接在V+、V-端子上；使用电流输入时，V+与I+端子短接后接电流信号正端，V-接电流信号负端。
接线时，为了避免噪声进入模拟量输入单元，应注意：连接线采用屏蔽双绞线；屏蔽线接到COM端上；外部输入信号电缆应与交流电源线分开，以避免电源线对信号线的干扰；模拟量输入单元的电缆与主回路电缆、高压电缆、非PC负载电缆不要捆扎在一起，应隔离开来。
在C200H-AD001的底部有四个DIP单元，如图6.2所示，用于对输入路数和输入信号范围进行设定。
图6.2 DIP设定开关
图6.1 C200H-AD001面板图开关1、2用于选择输入信号路数，见表6.2。
开关3用于设定输入信号类型。置OFF时，电压输入1~5V，电流输入4~20mA。置ON时，只能为电压输入0~10V。
开关4不用。
表6.2 DIP开关1、2的设定开关1
开关2
输入信号路数
使用路数
OFF
ON
1
第1路
OFF
OFF
2
第1、2路
OFF
OFF
4
第1、2、3、4路
ON
ON
不用
6．1．3通道分配模拟量输入单元C200H-AD001占用6个IR通道、12个DM通道。若机号设为N，则占用IR通道n~n+5（其中n=100+N×10）、DM通道m~m+11（其中m=1000+ N×100）。
1．IR通道分配
IR通道n为输出通道，用于对单元功能进行控制，用户可改变其内容。IR通道n+1~n+5为输入通道，用户只能利用其内容而不能由用户程序改变其内容。
1）通道n（输出）
bit00为禁止A/D转换标志。bit00=1时，禁止A/D转换。
bit01为偏差控制标志。bit01=1时，执行偏差/增益控制。初始上电时，由于冲击，输入电压可能超过规定的信号范围。系统在初始上电时自动使该位为1，调整增益，以避免损坏单元。
bit02、bit03、bit04、bit05分别为输入1、2、3、4的刻度功能有效标志。
bit06不用。
bit07、bit08、bit09、bit10分别为输入1、2、3、4的平均功能有效标志。
bit11为峰值保持功能有效标志。
bit12为平方根功能有效标志。
bit13、bit14、bit15不用。
2）通道n+1、n+2、n+3、n+4（输入）
分别存放输入1、2、3、4经转换后的数字量，PC可以直接读取。对于求平均值、峰值保持和平方根功能来说，转换结果为12位二进制数，因此只有bit00~11数字有效；对于刻度功能，结果为4位十进制数（16位BCD码），此时bit00~15十六位数字全部有效。如果没有设置上述四种功能，则上电后，四个通道的bit00~11都将是对应输入信号经A/D转换后的二进制数据。
3）通道n+5（输入）
bit00在DM通道m~m+11中的数据设定不正确时为1。
bit01、bit02、bit03、bit04分别为输入1、2、3、4的断线标志。当输入信号设定为0~10V时，这些位不用。当输入信号设定为1~5V或4~20mA时，若输入信号低于0.5V或2mA时，这些位为1，表示已断线。
bit05为底部DIP开关3设定标志，其状态与开关3的状态相同。
bit06为底部DIP开关1设定标志，其状态与开关1的状态相同。
bit07为底部DIP开关2设定标志，其状态与开关2的状态相同。
bit08为初始上电禁止转换标志。初始上电时，数据不稳定，系统自动将该位置为1，禁止转换，100ms后该位被置为0。
bit09~15不用。
2．DM通道的分配
DM通道m~m+7用于刻度功能的上、下限，m+8~m+11用于平均功能下存放求平均值的数据个数。DM通道的分配见表6.3。DM通道的数据必须为BCD数。用户在编写程序之前，应根据所选用的功能，在相应的DM通道中预置参数，而不能改变它们。
表6.3 DM通道分配
DM通道
含义
DM通道
含义
m
输入1刻度下限值（BCD）
m+6
输入4刻度下限值（BCD）
m+1
输入1刻度上限值（BCD）
m+7
输入4刻度上限值（BCD）
m+2
输入2刻度下限值（BCD）
m+8
输入1平均值所用数据个数（BCD）
m+3
输入2刻度上限值（BCD）
m+9
输入2平均值所用数据个数（BCD）
m+4
输入3刻度下限值（BCD）
m+10
输入3平均值所用数据个数（BCD）
m+5
输入3刻度上限值（BCD）
m+11
输入4平均值所用数据个数（BCD）
6．1．4功能
1．二进制功能当输出通道n的刻度功能标志为0时，二进制功能有效。此时二进制转换结果为12位二进制数据，模拟量输入1、2、3、4的转换结果分别存放于IR通道n+1、n+2、n+3、n+4中。图6.3为A/D转换关系。转换后满刻度值为FA0，即BCD码4000，余下的SF用于初始上电时的偏差/增益控制。
图6.3 A/D转换关系
2．刻度值功能当输出通道n的刻度功能标志为1时，刻度值功能有效。首先按图6.3转换曲线转换为12位二进制数字量，然后根据DM通道m~m+7中所设置的上下限进行刻度转换，最终转换结果为4位BCD数，存放于n+1~n+4通道中。
用y表示A/D转换的12位二进制数，x表示模拟输入量，y1表示最终转换结果的4位BCD数。
当输入为0~10V时，由图6.3（a）可以得出：y=(4000/10)x=400x
当输入为1~5V时，由图6.3（b）可以得出：y=(x-1) ×1000
无论输入是0~10V还是1~5V，y1都按下面的公式换算：
y1=（y（上限值—下限值）/4000）+下限值换算的上下限参数是0~9999的BCD数据，且上下限之差不大于4000。可分别对四路输入置刻度值功能。
3．平均值功能当输出通道n的平均功能标志为1时，执行平均功能。即每进行N此A/D转换，将转换后的N个数据求平均值，结果存放于IR通道的n+1、n+2、n+3、n+4中。转换次数N即为DM通道的m+8~m+11中的设定值。
转换次数必须为2~9999的BCD数据，可分别对四路输入中的每一路设定不同的转换次数。平均值为二进制数据。
4．峰值保持功能当输出通道n的峰值保持功能标志为1时，对四路A/D均执行峰值保持功能，即将转换中的最大数值以二进制形式存放于IR通道的n+1~n+4中。
5．平方根功能当输出通道n的平方根功能标志为1时，对四路A/D转换均执行平方根功能。利用此功能，可将一些二次曲线数据（如热电偶输入信号）转换为线性值。结果存放于n+1~n+4通道中。
当利用刻度值功能时，平方根值Q为
Q=√（y×4000） (y为BCD码)
当不利用刻度值功能时，平方根值Q为
Q=√（y×FA0） （y为二进制数据）
在刻度值功能下，获得Q值后再进行刻度转换，此时转换结果y1=[（上限值-下限值）/4000] ×Q+下限值，获得的y1值存放于IR通道的n+1~n+4中。在不利用刻度值功能时，获得的Q值即存放于IR通道的n+1~n+4中。
6．1．5使用系统上电进入运行状态后，只要不禁止转换，4路A/D总是在不停的进行转换。根据用户设定的功能，转换后的数字量经功能转换后，存放于IR通道的n+1~n+4中。若使用刻度功能或平均值功能，则需要进入运行状态之前，对DM通道m~m+11进行设置，然后断电再重新启动。
6．2 模拟量输出单元
C200H的模拟量输出单元有C200H-DA001、C200H-DA002、C200H-DA003、C200H-DA004等。下面详细介绍C200H-DA001单元。
6．2．1性能
（1）输出模拟量路数：最多2路/每单元，可任意选择其中1路。
（2）输出信号范围：电压输出可选择1~5V或0~10V；电流输出为4~20mA。
（3）分辨率：输出为电压或电流时均为满量程的1/4096。
（4）精度：25℃时为±0.5%满量程；0~55℃时为±1.0%满量程。
（5）转换时间：最大2.5ms（1路）。
（6）输入数字量：12位二进制数码（000H~FFFH）。
（7）外部输出阻抗（电压输出）：最大0.5Ω。
（8）外部输出最大电流（电压输出）：15mA。
（9）允许的外部输出负载电阻（电流输出）：最大400Ω。
（10）功耗：5VDC最大650mA。
6．2．2设定与接线
C200H-DA001的面板图如图6.4所示。
C200H-DA001面板的左上方为机号设置开关，机号设定范围为0~9，不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，工作正常时，RUN指示灯亮；输出信号超出设定的上、下限时，ALARM指示灯亮。单元下方为输出接线端子，其中NC为无用端子，V为电压输出，I为电流输出，P为脉冲输出，AU为上限报警输出（开关量），AL为下限报警输出（开关量），ACOM为报警输出公共端。
接线时，为了避免噪声进入模拟量输出单元，应注意：连接线采用屏蔽双绞线；屏蔽线接到COM端上；外部输出信号电缆应与电源线分开，以避免电源线对信号线的干扰；模拟量输出单元的电缆应与主回路电缆、高压电缆、非PC负载电缆隔离。 图6.4 C200H-DA001面板图
在C200H-DA001底部有4个DIP开关（见图6.2），用于进行输出设定。
开关1用于设定输出信号范围。置为OFF时,表6.4 DIP开关2、3输出方式的设定开关2
开关3
路1输出
路2输出
OFF
OFF
模拟
模拟
OFF
ON
脉冲
模拟
ON
OFF
模拟
模拟
ON
ON
模拟
脉冲
输出电压为1~5V，输出电流为4~20mA。置为ON时，输出电压为0~10V。
开关2，3用于输出方式的设定，见表6.4。
开关4不用。
6．2．3通道分配
C200H-DA001占用4个IR通道，5个DM通道。机号设为N时，该单元占用IR通道为n~n+3（其中n=100+N×10），DM通道为m~m+4（其中m=1000+N×100）。
1．IR通道的分配通道n~n+2为输出通道，n+3为输入通道。
1）通道n、n+1（输出）
通道n、n+1的bit00~11分别为输出1路、2路转换成模拟量前的数据（12位二进制数）。若某一路输出方式选择为模拟信号，则应向该通道中写入待转换的数字量；若输出方式选择为脉冲信号，则应向该通道中写入脉冲占空比数据。
bit12~bit15不用。
2）通道n+2（输出）
bit00~02用于在脉冲输出时设定脉冲周期，如标6.5所示。
表6.5 脉冲周期设定
bit00
bit01
bit02
周期
0
0
0
1秒
1
0
0
2秒
0
1
0
5秒
1
1
0
10秒
0
0
1
20秒
bit03不用。
bit04为输出1上、下限报警功能有效标志位。
bit05为输出2上、下限报警功能有效标志位。
bit06为输出1限幅功能有效标志位。
bit07为输出2限幅功能有效标志位。
bit08为输出禁止有效标志位。以上各有效标志位都为“1”时有效。
bit09~15不用。
3）通道n+3（输入）
bit00在DM通道参数设置不正确时为1。
bit01为输出1下限报警标志位。当输出1数据（即通道n内容）小于或等于DM通道m+2的内容时，此位为1。
bit02为输出1上限报警标志位。当输出1数据（即通道n内容）大于或等于DM通道m+3的内容时，此位为1。
bit03为输出2下限报警标志位。当输出2数据（即通道n+1内容）小于或等于DM通道m+2的内容时，此位为1。
bit04为输出2上限报警标志位。当输出2数据（即通道n+1内容）大于或等于DM通道m+3的内容时，此位为1。
bit05为输出1到达下限标志。当输出1数据小于或等于DM通道m内容时，此位为1。
bit06为输出1到达上限标志。当输出1数据大于或等于DM通道m+1内容时，此位为1。
bit07为输出2到达下限标志。当输出2数据大于或等于DM通道m内容时，此位为1。
bit08为输出2到达上限标志。当输出2数据大于或等于DM通道m+1内容时，此位为1。
bit09~15不用。
2．DM通道的分配
DM通道m、m+1用于限幅功能的上、下限；m+2、m+3用于报警功能的上、下限；m+4用于报警功能的死区。DM通道的分配见表6.6。DM通道m~m+4都只用bit00~11存放
表6.6 DM通道内容
DM通道
含义
m
输出下限（二进制）
m +1
输出上限（二进制）
m +2
报警下限（二进制）
m +3
报警上限（二进制）
m +4
报警死区（二进制）
12位二进制数，其它位不用。用户在编写程序之前，应根据所选用的功能，在相应的DM通道中预置参数。预置或改变参数只能用编程器输入。用户程序只能读取这些参数，而不能改变它们。
6．2．4功能
1．无限幅功能当IR通道n+2的输出限幅功能标志为0时，执行无限幅功能。此时存放于IR通道n、n+1中的12位二进制数据按图6.5转换关系进行D/A转换。
图6.5 D/A转换关系
2．限幅功能当IR通道n+2的限幅功能标志为1时，执行限幅功能。当输出数字量大于或等于DM通道的m+1内容时，则按m+1内容输出，同时IR通道n+3的输出到达上限标志变为1。当输出数字量小于或等于DM通道m的内容时，则按m内容输出，同时IR通道n+3的输出到达下限标志变为1。限幅功能如图6.6所示。 图6.6 限幅功能
3．上、下限报警功能当IR通道n+2的报警标志为1时，执行上、下限报警功能。当数字量大于或等于报警上限（DM通道m+3的内容）时，上限报警标志变为1。当上限报警标志变为1后，数字量小于报警上限值减去报警死区值（DM通道m+4的内容）时，上限报警标志才变为0。当数字量小于或等于报警下限（DM通道m+2的内容）时，下限报警标志变为1。当下限报警标志变为1后，数字量大于报警下限值加上报警死区值时，下限报警标志才变为0。上、下限报警功能如图6.7所示。
图6.7 上、下限报警功能
4．脉冲输出功能用底部面板的DIP开关2、3选择脉冲输出功能。在脉冲输出功能下，输出幅值为5V、周期固定的脉宽调制信号。脉冲周期T由IR通道n+2的bit00~02设定，见表6.5。
脉冲宽度P=T×（输出数据（十六进制）/FFF）×100%
脉冲输出功能不需预置参数，脉冲周期和输出数据都是由程序控制输出的。若在工作过程中，改变脉冲周期或输出数据，要在下一个脉冲周期才能有效，如图6.8所示：
图6.8 脉冲输出功能
6．2．5使用系统上电进入运行状态后，只要不禁止转换，2路D/A总是按照设定的功能不停地进行转换、输出。转换前的数字量按十六进制存放于IR通道的n和n+1中。若要使用限幅功能和上、下限报警功能，则需要进入运行状态之前，对DM通道m~m+4进行设置，然后断电重新启动。
6．3 温度传感器单元温度传感器单元用于将温度传感器的检测值转换为BCD码并存入PC的指定通道。C200H PC的温度传感器单元有两种类型：一种连接热电偶，型号为C200H-TS001/TS002；另一种连接铂热电阻，型号为C200H-TS101/TS102。
6．3．1性能
（1）外部输入信号（温度传感器类型）
TS001：热电偶K(CA)或J(IC)可选； TS002：热电偶K(CA)或L(Fe-CuNi)可选；
TS101：铂热电阻Pt100Ω； TS102：铂热电阻JPt100Ω。
（2）外部输入点数：每单元最多4点，可选择为1、2或4点。
（3）输出代码：4位BCD码。
（4）精度：±（满量程的1%+1℃）。
（5）转换时间：最大1.2秒/点。
（6）转换周期：每单元4点时最大4.8秒；
每单元2点时最大2.4秒；
（7）PC时间：转换周期+PC一次扫描时间。
（8）端子连接：可拆卸端子块。
（9）隔离：通道之间无隔离；输入端子于PC之间为光电隔离。
（10）内部店员：5VDC时最大450mA。
（11）检测温度范围：根据所选用的温度传感器型号可选择-50~1000℃中不同区域。
TS001/TS002可选15种，TS101/TS102可选11种。
6．3．2设定与接线单元左上方为机号设定开关，设定范围为0~9，不可与其它智能单元重复。面板右上方为状态显示，正常工作时，RUN指示灯亮；输入信号断线时，BROKEN WIRE指示灯亮。单元下方为接线端子。在单元底部有四个DIP开关，参见图6.2，用于设定输入路数与传感器类型。
1．输入设定
1）TS001/TS002单元的输入设定开关1、2用于设定输入路数，参见表6.2。
开关3用于设定测温范围。置OFF时，测温范围为K(CA)(0~400℃)或J(IC)(0~300℃)、L(Fe-CuNi)(0~300℃)。置ON时，测温范围必须通过程序向单元写入温度范围代码来决定。
开关4用于设定是K型还是J型、L型，只有当开关3为OFF时有效。开关4置OFF时，为K型；开关4置ON时，为J型、L型。
2）TS101/TS102单元的输入设定开关1、2用于设定输入路数，参见表6.2。
开关3用于设定测温范围。置OFF时，为JPt(0~100℃)、Pt(0~100℃)；置ON时，测温范围必须通过程序向单元写入温度范围代码来决定。
开关4不用。
2．接线方式图6.9为温度传感器单元接线图。
图6.9（a）为TS001/TS002与热电偶的接线图。有4路输入，可接4个热电偶。冷端补偿电阻R0与单元内部电路相配套，以确保测量精度。因此，不可去掉此电阻，而应将其牢接在端子B4和B5上。
图6.9（b）为TS101/TS102与热电阻的接线图。有4路输入，可接4个热电阻。每个热电阻引出三根连接线接到端子排上，这种三线制接法可以补偿导线电阻变化对测量精度的影响。
图6.9 温度传感器单元接线图
6．3．3温度范围代码与通道分配
1．温度范围代码
C200H-TS001/TS002单元可提供15个测温区段，用于不同的热电偶，这15个区段用BCD码00~14表示，代码与测温段关系见表6.10。C200H-TS101/TS102单元可提供11个测
图6.10 TS001/TS002的测温范围和代码温区段，用于不同的铂热电阻，这11个区段用BCD码15~25表示，代码与测温关系表见图6.11。当底部开关DIP开关3置ON时，必须用程序将所选的温度代码写入指定通道，温度传感器单元才能正确检测出传感器测出的温度。
图6.11 TS101/102的测温范围和代码
2．通道分配温度传感器单元均占用6个IR通道n~n+5。其中，n=100+N×10，N是单元的机号。通道n为输出通道，n+1~n+5为输入通道。
1）通道n（输出）
bit00为数据保持标志。该位置为1时，转换停止，并保持该位为1前的数据不变。该位置为0时，进行正常转换。
bit01~07不用。
bit08~13用于设定温度传感器测温范围的代码。测温范围的代码用2位BCD码表示。无论单元底部的DIP开关设为何种方式，都必须用代码设定测温范围。TS001/TS002的代码范围为00~14，测温范围与代码的关系如图6.10所示；TS101/TS102的代码范围为15~25，测温范围与代码的关系如图6.11所示。
bit14不用。
bit15为类型设定有效标志。该位置为1时，设定代码有效，开始转换；该位置为0时，设定代码无效。
2）通道n+1、n+2、n+3、n+4（输入）
分别为输入1、2、3、4的温度值，4位BCD码。其中最高位为符号位，即bit15=1时，温度为负值；bit15=0时，温度为正值。
设温度传感器的测量范围为（T1，T2），则其有效温度范围为（TL，TH）
TL= T1-（T2- T1）×10%
TH= T2+（T2- T1）×10%
如果转换后数据在（TL，TH）范围内，则通道内容为带符号的温度值。如果转换后数据超出（TL，TH）范围，则通道内容为FFFF。
3）通道n+5（输入）
bit00为代码设置错误标志。该位为1时，表示通道n中bit08~13设定的代码有错。
bit01为输入1断线标志。该位为1时，表示输入1断线，同时通道n+1的内容变为E039。
bit02为输入2断线标志。该位为1时，表示输入2断线，同时通道n+2的内容变为E039。
bit03为输入3断线标志。该位为1时，表示输入3断线，同时通道n+3的内容变为E039。
bit04为输入4断线标志。该位为1时，表示输入4断线，同时通道n+4的内容变为E039。
bit05为存储器出错标志。该位为1时，表示单元中用于存储转换数据的存储器有错。
bit06为设定等待标志位。当底部的DIP开关3设为ON时，初上电或单元复位后，该位为1，待测温范围代码设定完成后，该位变为0。
bit07为数据无效标志。初上电或单元复位后，在数秒内转换数据不稳定，这期间该位为1，待数据稳定后，该位变为0。该位为1时，n+1~n+4中的数据无效。
bit08~13为温度传感器测温范围的代码显示，2位BCD码，其内容与通道n中bit08~13相同。
bit14不用。
bit15为运行标志。该位为1时，表示单元正常运行。
6．3．4使用系统上电进入运行状态后，先用程序对IR通道n的bit08~13设定测温范围的代码，然后将测温范围代码设定有效标志（通道n的bit15）置为1，温度传感器单元即开始正常运行，转换后的温度值存放于IR通道n+1~n+4中。
6．4 位置控制单元
C200H-NC111、C200H-NC112、C200H-NC211等是C200H PC用于位置控制的智能单元。它们可向步进电机驱动器或伺服电机驱动器输出脉冲，以控制运动部件的速度和位置。
6．4．1性能以NC111为例，其性能如下：
（1）每个单元可控制一个轴。
（2）输出控制脉冲数：-8388607~+8388606。
（3）脉冲速率：每秒1~99990个脉冲。
（4）脉冲速率变化：控制系统可实现阶梯式自动加减速。加速度为每毫秒1~999每秒脉冲。
（5）原点搜索：可监测接近原点或原点信号；也可进行原点补偿0~9999个脉冲；也可高速或接近现有速度搜索原点。
（6）间隙补偿：0~9999个脉冲。
（7）手动操作：可高速点动，低速点动和微动。
（8）多点定位：可一次定位20点，以15种速度变化。
6．4．2系统配置图6.12为NC111的结构框图。位控单元有自己的微处理器和存储器，还有脉冲发生器和I/O接口。位控单元既可以被PC主CPU单元控制，也可以直接由控制台的外部输入信号控制。一方面它通过总线及接口电路与C200H PC相连，与主CPU频繁交换信息；另一方面又通过I/O连接器接收外部开关量输入及输出脉冲。位控单元根据PC发出的控制指令和接收到的外部输入信号，由自身的CPU执行具体的定位算法，并依执行的结果控制脉冲发生器输出脉冲数及频率。位控单元减轻了主CPU的负担，具有相对的独立性，但不能脱离PC而工作，它最终还是作为C200H PC的一个智能接口单元，占用相应的I/O地址。
图6.12 NC111的结构框图用NC111与C200H PC组成的定位控制系统如图6.13所示。NC111插入C200H PC的
图6.13 NC111定位控制系统底板插槽中，通过一条40芯插头与外部I/O连接。NC111接收外部的操作按钮、限位开关的信号，输出脉冲信号，经电机驱动器后再去驱动电机，电机带动丝杠转动，使部件在CW（正）、CCW（反）两个方向上移动。用户通过PC向NC111设置参数及发出命令，NC111即可自动根据现场的检测信号和PC的命令来调整控制输出，达到准确定位。
6．4．3设定与接线位控单元NC111的面板如图6.14所示。
单元面板上部为指示区，有6个指示灯组成。中部为机号设定开关和工作模式设定开关。下部为I/O接线口。
指示区各指示灯的含义如下：RUN指示灯，正常运行时亮，出错时不亮；BUSY指示灯，运行/传送时亮；CW指示灯，被控系统（电机）正向运转时亮；CCW指示灯，被控系统（电机）反向运转时亮；ALARM指示灯，不正常时闪烁；ERR指示灯，出错时亮。
1．设定机号设定开关设定范围为0~9，但不可与其它智能单元的机号重复。位控单元占用10个IR通道，范围为n~n+9，其中n=100+N×10，N是机号；占用100个DM通道，范围为m~m+99，其中m=1000+N ×10，N是机号。
NC111的工作模式设定开关不用。 图6.14 NC111的面板图在单元的底部有一组DIP开关，共8个开关，用于I/O设定，见表6.7。
表6.7 DIP开关设定开关
功能
ON
OFF
1
输出脉冲选择
脉冲加方向
CW脉冲加CCW脉冲
2
原点搜索方向
CCW
CW
3
原点接近信号
有
没有
4
原点接近信号形式
常开输入
常闭输入
5
原点信号形式
常开输入
常闭输入
6
外部中断选择
取决于开关7
由IR通道n的bit06确定
7
外部中断响应
改变速度
停止
8
不用
2．接线
NC111的I/O接口为40限，通过40芯插头引出，分A、B两列，实际使用20条信号线，其中电源及地线共4条，其它监控输入12条，输出4条。输入输出信号在PC数据区内均有对应的标志和状态位反映它们的变化。
NC111的I/O接口电路见图6.15。
图6.15 NC111的I/O接口电路
1）电源及地线位控系统需要配备独立的电源，为NC111单元的输入输出电路及电机驱动器提供工作电源，位控单元的I/O插头提供电源输入端，可外接+5VDC或+24VDC电源，但两种电源不能同时使用。
2）输入信号输入信号是指检测现场位置变化情况的开关信号。输入信号既可选用常开接点，，也可选用常闭触点，用户只需用单元底部上的DIP开关设置。
①原点接近输入：在坐标原点附近安装一接近开关，当被控装置运动到原点附近时，开关向NC111发出信号，可使系统进行减速等处理。
②原点输入：在坐标原点安装行程开关或光电开关等检测元件，当被控设备运动到原点时，此信号有效，使系统停止位移或改变方向。
③正、反向限位输入：在坐标原点两侧的某个距离范围内分别设置一个行程开关或光电开关，当被控设备运动到此时，限位信号有效，自动停止设备运动，以防达到系统的物理极限，造成损坏。
④外部中断输入：安装于控制台的按钮开关，用于系统调试。
⑤紧急停止输入：安装于控制台的按钮开关，此信号有效时，NC111单元所有的输出将被禁止。可在出现异常时保护系统。
3）输出信号由NC111位控单元发出的脉冲信号，以控制步进电机或伺服电机。输出信号为两对接线端，用户可用底部DIP开关设置不同的输出方式：
①两对输出信号分别为正向位移脉冲串和反向位移脉冲串。
②两对输出信号，一为位移脉冲串，另一为位移方向电平信号。
6．4．4控制命令及功能
NC111位控单元提供13条命令，可进行自动或手动位置控制，数据传输等操作。这些命令的执行都是通过对标志位置位和参数设定实现的。详细操作请查阅有关手册，这里只简单介绍各命令功能。
（1）启动（START）：控制NC111位控单元按照预置的参数逐点进行位置控制。
（2）原点搜索（ORIGIN SEARCH）：NC111单元根据原点接近开关和原点开关输入信号自动确定原点位置。用此命令之前应先设定搜索方向。根据原点和搜索初始点的相对位置不同，可有以下三种搜索方式。
①原点接近开关和原点均在搜索方向上，如图6.16所示。
图6.16 原点搜索方式I
②原点搜索开始点在原点接近开关检测范围内，又与搜索方向相同，如图6.17所示。NC111先向搜索的反方向发出位移脉冲，使搜索的开始点移出原点接近开关的检测区，然后再重新搜索。
图6.17 原点搜索方式II
③若沿搜索方向搜索至该方向上的限位开关而未找到原点，则NC111暂停发位移脉冲0.5秒，然后反方向高速移过原点和原点接近开关的检测区域，再重新沿搜索方向开始搜索。
如图6.18所示。
图6.18 原点搜索方式III
（3）原点返回（ORIGIN RETURN）：在已知当前位置情况下，不需原点接近信号和原点信号，自动返回原点。为确定当前位置，再用此命令前应先用原点搜索命令或数据传输命令。
（4）恢复输出（RELEASE PROHIBIT）：当位控单元由于紧急停止输入、限位开关输入等信号有效，导致禁止输出脉冲时，可用此命令恢复输出。
（5）读故障码（READ ERROR）：当系统发生故障后，可用此命令读出故障代码进行故障判断。
（6）复位原点（RESET ORIGIN）：用此命令将当前位置重定义为原点。
（7）示教（TEACH）：将当前位置参数写入到指定位置序列中作为预期目标。
（8）传输数据（TRANSFER DATA）：在位控单元运行过程当中，可将PC有关数据区中的预置参数重新写入位控单元的内存，或改变当前位置为期望的值。
（9）手动操作：NC111有三种手动操作命令：高速点动、低速点动和微动。此命令许用编程器作为操作台，通过设置参数和现场按键控制进给。高速点动（HIGH SPEED JOG）和低速点动（LOW SPEED JOG）在用户按下命令键并保持期间一直有输出脉冲，直到松开命令键时进给停止。微动（INCH）在每次按下命令键时，只进给一个脉冲当量。
（10）外部中断：有两种命令：停止（STOP）和改变速度（CHANGE SPEED）。停止命令可在执行START，ORIGIN SEARCH，ORIGIN RETURN以及手动操作期间执行，用来使位移速度减至零而停止位置变化。改变速度命令只能用于执行START命令以后，每执行一次该命令，NC111按用户预设的速度序号依次改变速度，如图6.19所示。
图6.19 改变速度
6．5 高速计数单元
C200H的高速计数单元有C200H-CT001-V1、C200H-CT002等，主要用于连接旋转编码器等高速脉冲源，以实现定位、位移测量和转速测量等。
6．5．1性能表6.8列出高速计数单元的性能指标。
表6.8 高速计数单元的性能指标项目
C200H-CT001-V1
C200H-CT002
轴数
1轴/单元
工作模式
6种：线性工作模式、环形工作模式、预置模式、门控模式、闩锁模式、采样模式
计数输入
输入信号
编码器输入A和B
信号电平
5、12、24VDC（接线时选择）
RS-422线驱动器
（Am26LS31兼容）
输入类型
相位差输入、加减输入、脉冲和方向输入
计数速度
最大50KCPS
最大75KCPS
其它
在相位差输入时，可选用倍频功能（×1、×2或×4）
外部输入
输入信号
机数器输入Z、外部控制输入IN1、外部控制输入IN2
信号电平
5、12、24VDC（接线时选择）
RS-422线驱动器
（Am26LS31兼容）
外部输出
输出
外部输出0~7（8点）
开关容量
外部输出电源：5~24VDC，16~80mA
内部电流消耗
5VDC，0.3Amax
5VDC，0.4Amax
重量
400g max
305g max
注：相位差输入影响计数速度。
6．5．2设定与接线高速计数单元的面板如图6.20所示。
单元面板上部为指示区，中部为机号设定开关和工作模式设定开关，下部为I/O接线口。
指示区各指示灯的含义如下：RUN指示灯，正常运行时亮，出错时不亮；A指示灯，输入A为ON时亮；B指示灯，输入B为ON时亮；1~2指示灯，对应控制输入IN1、IN2为ON时亮；EER指示灯，出错时亮；0~7指示灯，相应地输出为ON时亮。
1．设定机号设定开关设定范围为0~9，但不可与其它智能单元的机号重复。高速计数单元占用10个IR通道，范围为n~n+9，其中n=100+N×10，N是机号；占用100个DM通道，范围为m~m+99，其中m=1000+N×100，N是机号。
工作模式设定开关的范围为1~6，含义如下：1—线性工作模式；2—环形工作模式；3—预置模式；4—门控模式；5—闩锁模式；6—采样模式。
在单元的底部有一组DIP开关，共8个开关，用于选择输入信号类型。开关1、2、3用于输入信号A、B的类型选择，见表6.9。
表6.9 输入信号A、B的类型选择开关1
开关2
开关3
输入类型
OFF
OFF
OFF
相位差输入
×1
OFF
OFF
ON
×2
OFF
ON
×
×4
ON
OFF
×
加减脉冲输入
ON
ON
×
脉冲+方向输入
开关4、5的设置只有在工作模式1、2、3的情况下有效。开关4为OFF时，复位信号输入Z无效。开关4为ON时，若开关5为OFF，则复位信号输入Z得下降沿有效；若开关5为ON，则输入Z的上升沿有效。 图6.20 高速计数单元面板
开关6、7的设置只有在工作模式1、2、3的情况下有效。在工作模式4、5、6下，不管这两个开关如何设置，控制输入IN1总是在上升沿有效；开关6为OFF时，控制输入IN1无效。开关6为ON时，若开关7为OFF，则控制输入IN1在下降沿有效；若开关7为ON，
则控制输入IN1在上升沿有效。
开关8：该开关设置只有在工作模式1、2、3下有效。置OFF时，内部复位位无效。置ON时，内部复位位在上升沿有效。
2．输入信号类型
1）相位差输入在相位差输入方式下，输入端内藏一乘法器，根据DIP开关1、2、3的选择不同（参见表6.9输入信号A、B的类型选择），乘法器分别为×1、×2、×4。×1表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计一个数；×2表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计两个数；×4表示输入A、B每来一个脉冲，计数器计四个数。图6.21为相位差输入方式下旋转编码器与高速计数器之间连接示意图。
①加计数：当输入A超前输入B 90°时，计数器加计数。如果乘法器为×1，则在输入A的上升沿计数。如果乘法器为×2，则在输入A的上升沿和下降沿均计数。如果乘法器为×4，则在输入A和B的上升沿、下降沿均计数。
图6.21 相位差输入方式下旋转编码器与高速计数器连接图
②减计数：当输入A滞后于输入B 90°时，计数器减计数。如果乘法器为×1，则在输入A的下降沿计数。如果乘法器为×2，则在输入A的上升沿和下降沿均计数。如果乘法器为×4，则在输入A和B的上升沿、下降沿均计数。
在相位差输入方式下，输入A为加计数脉冲，输入B为减计数脉冲。在输入A脉冲的上升沿计数器加1，在输入B脉冲的下降沿计数器减1，输入Z为计数器的复位端。在该输入方式下，输入A、B可根据需要加接相应的脉冲源，如接近开关、旋转编码器等。输入A、B的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
2）加减脉冲输入在加减脉冲输入方式下，输入A为加计数脉冲，输入B为减计数脉冲。在输入A脉冲的上升沿计数器加1，在输入B脉冲的下降沿计数器减1，输入Z为计数器的复位端。在该输入方式下，输入A、B可根据需要加接相应的脉冲源，如接近开关、旋转编码器等。输入A、B的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
3）脉冲+方向输入在脉冲+方向输入方式下，输入A作为计数器的脉冲源，在每个脉冲的上升沿计数。输入B用于控制计数方向。输入B为OFF时，计数器加计数；输入B为ON时，计数器减计数。计数器工作时，根据输入B为OFF时还是为ON，在输入A的脉冲上升沿加1或减1。输入A的最大脉冲频率，C200H-CT001-V1为50kHz，C200H-CT002为75kHz。输入Z的最小脉冲宽度为0.1ms。
4）计数器的复位高速计数器在线性工作模式、环形工作模式、预置模式下时，共有三个复位信号，分别是输入Z、控制输入IN1、内部复位信号（即通道n的bit06，n=100+N×10，N是机号）。通过对单元底部的DIP开关4、5、6、7、8的设置，可选择有效复位信号。
①在线性工作模式和环形工作模式下，这三个复位信号可同时有效，也可分别有效。如果设置为输入Z与其它两个复位信号同时有效，则高速计数单元除输入Z外对其它两个复位信号不予响应，相当于只有输入Z有效，其它两个复位信号无效。如果设置为输入Z无效，IN1与内部复位信号有效，则相当于只有IN1有效。如果设置为三个复位信号中只有一个有效，则利用这一个复位信号复位。
②在预置模式下，输入Z无效。如果设置为IN1和内部复位信号有效，则相当于只有IN1有效。如果设置为IN1和内部复位信号中只有一个有效，则利用这一个复位信号复位。
3．接线
C200H-CT001-V1和C200H-CT002单元的I/O接口均为40线接口，其信号排列见图6.22。
高速计数单元与旋转编码器相连时，对于不同类型的旋转编码器和高速计数单元，其接线方式不同。图6.23为C200H-CT001-V1与集电极开路旋转编码器之间的接线图。图6.24
图6.22 模块的信号排列
图6.23 C200H-CT001-V1与集电极开路旋转编码器的接线图为C200H-CT002与线性驱动式旋转编码器之间的接线图。图6.25为C200H-CT002与集电极开路旋转编码器之间的接线图，图中加接了旋转编码器适配器，以确保高速计数单元工作可靠。
图6.24 C200H-CT002与线性驱动式旋转编码器的接线图
图6.25 C200H-CT002与集电极开路旋转编码器的接线图
C200H-CT001-V1的输入信号A、B、Z为电压输入，C200H-CT002的输入信号A、B、Z为电流输入。两种单元的IN1和IN2均为电压输入，输出0~7为晶体管输出。
6．5．3功能高速计数单元CT001有6种工作模式，下面分别介绍每种工作模式的具体功能。
1）线性工作模式计数范围为-8388608~+8388607，在此范围内可设定16组上、下限值，并可为每一组设定值指定若干个输出点受控。当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为ON。设定值范围如图6.26所示。
图6.26 线性工作模式设定值举例说明如表6.10所示。
表6.10 设定值与输出
下限值
上限值
指定输出变为ON
设定值0
-7000
-5000
3、1
设定值1
-1000
+4500
7、6、4、0
设定值2
-4000
+3000
6、5、0
设定值3
+6000
+9000
7、5、2、1
若当前计数值为+2000，则输出7、6、5、4、0都变为ON，因为设定值1和2均包含了当前计数值。
在线性工作模式下可控的输出为内部8点和外部输出8点。
预置好16组设定值之后，可指定是否每个设定值有效或无效。有效/无效状态在运行期间可改变。在一次操作期间可从PC主机传输和刷新最多三个设定值，还可按新的设定值操作。
2）环形工作模式计数范围为0~65535。在此范围内可设定16组上、下限，并可为每组设定值指定若干个输出点受控。当计数值落在某一组设定值内时，该组指定的输出为ON。另外与线性工作模式不同的是，当增计数达到最大值时，即回到零，继续从零开始增计数；而减计数达到零时，即回到最大值，继续从最大值开始减计数。计数值与设定值如图6.27所示。
举例说明如表6.11所示，若当 图6.27 环形工作模式计数值与设定值前计数值是600，则输出点7、6、2、0、1都变为ON，因为设定值1和2中包含当前值。
可控输出点数及有效/无效状态等方面说明与线性工作模式下相同。
表6.11 设定值与输出
下限值
上限值
指定输出变为ON
设定值0
4000
4500
4、0
设定值1
200
3000
7、2、1
设定值2
9000
1000
6、2、0
设定值3
5000
7000
6、5、3、0
3）预置模式此模式对编码输入进行递减计数。用户先预置一个计数值，预置计数值范围为0~8388607，启动计数器后从预置值开始递减计数，直至减到零。可预置20个计数值，按需要选用。
在计数开始直到结束期间，8个点输出的状态变化如图6.28所示，输出#0从计数开始时变为ON，当计数达到某一指定的计数值A时变为OFF。输出#1在计数达到某一指定计数值B时变为ON，当计数达到指定值C时变为OFF。输出#2在计数达到D时变为ON，达到E时变为OFF。输出#4~#7则当计数值减到零时变为ON，经过指定的时间T后变为OFF。输出#3不用。其中A、B、C、D、E在0~8388607之间，而且应当小于预置值；时间值T在0~99.99s之间。
由于预置模式是对编码输入进行递减计数，因此，应将编码输入设置为递减方向。
4）门控模式当控制输入IN1变为ON时，对编码输入进行增或减计数，计数范围为-8388608~+8388607。当IN1从OFF→ON时开始计数，IN1从ON→OFF时停止计数，并保持当前计数值，到下一次IN1从OFF→ON时，在从头开始计数。如图6.29所示。
在门控模式下无外部输出。
图6.28 预置模式输出的状态变化 图6.29 门控模式
5）闩锁模式当控制输入IN1从OFF→ON时，计数器开始递增或递减计数，此后不论IN1是否保持为ON，计数都将继续，直至控制输入IN2从OFF→ON时，计数停止并保持为当前值，但内部计数值仍连续计数，直至下一次IN2从OFF→ON时，计数值跃变为内部计数当前值，并保持，直至IN1再次发生从OFF→ON变化时计数从头开始，内部计数也从头开始。如图6.30所示。计数范围为-8388608~+8388607。IN1和IN2可选为外部输入或内部输入。此模式下无外部输出。
6）采样模式当控制输入IN1从OFF→ON时，在预置的采样时间T内对编码输入进行计数，可增可减，计数范围为-8388608~+8388607。T时间到时停止计数并保持当前计数值。下次IN1从OFF→ON时重新开始计数，采样时间可变。T取值范围为10ms~9999ms。在此模式下无外部输出。采样计数时序如图6.31所示。
图6.30 闩锁模式 图6.31 采样模式有关高速计数单元的具体使用方法，请参阅有关手册，此处不再详述。
