1.7 OMRON可编程自动化控制器_机器自动化控制器原理与应用-QQ阅读中文青春网

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1.7 OMRON可编程自动化控制器

众所周知，PLC以高可靠性著称，其硬件芯片的选用相对保守。基于系统可靠性考虑，PLC并不像计算机那样总是采用最先进的芯片，而是选用那些经过考验证明为非常成熟、十分可靠的芯片。例如，目前应用于个人计算机的Intel Core i7系列的CPU，其工作频率达到3.2GHz，而PLC的CPU与计算机的相比，处在相当落后的地步，很多仍停留在单片机的水平，它的工作频率低，一般不超过0.1GHz，这样低的工作速度限制了PLC自身的能力，在面对运算量大、实时性要求高的控制任务时，PLC往往力不从心。随着机器自动化水平的提高，对运动控制的要求越来越高，而PLC解决复杂的运动控制任务时，需配置运动控制单元或位置控制单元，CPU单元要管理和协调这些高功能单元，由于PLC采用循环扫描工作方式，受扫描周期时间的限制，CPU单元与高功能单元交换信息时无法达到理想的高速度，而且控制程序编写较为麻烦，有一些精密、高速、复杂的运动控制尚无法完成。到目前为止，PLC拘泥于称为DM、CIO等硬件实际物理地址的编程，程序的重用性比较差；而且，运动编程使用与高功能单元机号相关特定的一段DM、CIO区域，一旦高功能单元机号发生改变，程序就无法再用了，必须修改。

针对目前PLC存在的问题，OMRON公司从硬件体系和软件体系进行全新的架构设计，2011年推出具有划时代意义的新产品：NJ系列的机器自动化控制器。

NJ从外观上看，是一台小巧玲珑的PLC，但从内部的硬件结构上看，其配置相当于一台个人计算机，例如，CPU采用时下先进的微处理器，工作频率达到1.66GHz，比较单片机的0.1GHz的工作频率，两者显然不在一个档次上。全新的设计为NJ整体性能跃升打下坚实的基础。

1.7.1 NJ的特点

NJ凝聚了机器自动化所需要的各种高端功能，它的主要特点如下：

1.继续保持PLC高可靠性的优良传统

OMRON与世界上著名的芯片生产厂商Intel进行战略合作，由对方提供最先进的CPU等核心器件，集几十年生产PLC的专业经验，开发推出的NJ具有与CJ系列PLC相同的质量水平和系统鲁棒性。

2.指令系统与国际标准IEC61131-3完全接轨

为了提高编程的生产性，实现了以变量为基础的编程，开发了与之相对应的指令体系。指令体系不再是欧姆龙独立封闭的，而是遵循全球编程语言标准IEC61131-3和运动控制标准PLCOpen的。

NJ指令的执行速度远远高于目前的PLC，是CJ2H的4倍，例如，LD指令的执行时间：NJ501为1.9ns，CJ2H为16ns；LREAL指令的执行时间：NJ501为26ns，CJ2H为6000ns。

3.实现高速、复杂、精密的运动控制

传统PLC的运动控制功能是通过高功能单元实现的，PLC引擎和运动引擎从硬件上是分开的，而NJ是将两者集成到同一个硬件上，如图1-10所示。NJ的顺序控制和运动控制在同一个任务中按同一时序执行，消除了复杂握手和数据交换处理花费时间所引起的损失。由于PLC和运动控制的数据在同一时序里处理，可以改善数据跟踪的精度，也能实现数据跟踪的仿真。NJ取消了运动控制单元，通过在控制器里搭载的运动控制功能，达到比运动控制单元更好的性能。

NJ借助高速EtherCAT通信进行运动控制，最多可扩展到64轴伺服驱动。EtherCAT通信与I/O刷新同步进行，各从站节点间通过分布时钟功能达到1μs内同步，EtherCAT具有100Mbit/s超高速通信，可实现1ms周期的运动控制。

4.丰富的通信与网络功能

利用NJ控制器自身内置的EtherCAT端口和EtherNet/IP端口，可以方便地搭建Ether-CAT网和EtherNet/IP网。利用EtherCAT通信，除了完成快速、高效的运动控制外，还可以实现远程I/O控制，起到现场总线的作用。上位计算机、人机界面和NJ控制器可以组成标准的EtherNet/IP网络。此外，利用CJ系列的通信、网络高功能单元，可以实现串行通信及搭建DeviceNet现场总线。