OMRON C1000H/C2000H可编程控制器安装指南：技术深度剖析

在工业自动化领域，可编程控制器（PC）扮演着至关重要的角色。OMRON的C1000H和C2000H可编程控制器以其卓越的性能和可靠性，成为众多工程师的首选。本文将深入解读这两款控制器的安装指南，为工程师们提供全面且实用的技术参考。

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一、安全与注意事项

1.1 适用人群

本指南主要面向负责FA系统安装、设计和管理的人员，这些人员需具备电气系统相关知识。在使用前，务必仔细阅读并理解手册内容，否则可能导致人身伤害、设备损坏或系统故障。

1.2 通用注意事项

• 操作规范：严格按照相关手册中的性能规格操作产品。在非手册规定条件下使用，或应用于核控制系统、铁路系统等对生命财产有重大影响的系统时，需咨询OMRON代表。
• 安全机制：确保产品的额定值和性能特性满足系统需求，并为系统配备双重安全机制。

1.3 安全注意事项

• 断电操作：严禁在通电时拆卸任何单元，避免触电危险。
• 螺丝拧紧：按照操作手册规定的扭矩拧紧交流电源单元端子块上的螺丝，防止松动导致燃烧或故障。
• 在线编辑：确认延长循环时间不会产生不利影响后，再进行在线编辑，以免输入信号无法读取。
• 禁止拆解：切勿尝试拆解、维修或修改任何单元，以防故障、火灾或触电。

1.4 操作环境注意事项

避免在阳光直射、温湿度超出规格范围、有冷凝现象、存在腐蚀性或易燃气体、有灰尘或盐分、可能接触水或化学品、有震动或冲击的环境中操作控制系统。对于存在静电、强电磁场、可能有放射性暴露或靠近电源的环境，需采取适当的防范措施。

1.5 应用注意事项

• 接地要求：安装单元时，必须将系统接地至100Ω以下，防止触电。
• 断电操作：在进行安装、拆卸单元、设置开关、连接电缆等操作前，务必关闭电源，避免故障或触电。
• 安全措施：客户需采取故障安全措施，以确保在信号中断、电源瞬间中断等情况下的系统安全。同时，提供外部电路的联锁电路和限位电路等安全措施。
• 电压使用：严格使用手册规定的电源电压，避免电压错误导致故障或燃烧。
• 短路保护：安装外部断路器等安全措施，防止外部布线短路。
• 电压限制：避免向输入单元施加超过额定输入电压的电压，向输出单元施加超过最大开关容量的电压或负载。
• 测试注意：进行耐压测试时，断开功能接地端子，防止燃烧。
• 螺丝拧紧：确保所有安装螺丝、端子螺丝和电缆连接螺丝拧紧至手册规定的扭矩，避免故障。
• 检查确认：在通电前，仔细检查所有布线和开关设置，确保正确。
• 程序检查：在实际运行程序前，检查程序是否正确执行，避免意外操作。

二、可编程控制器概述

2.1 控制系统

控制系统是控制特定过程所需的电子设备，包括过程控制计算机、工厂计算机、可编程控制器以及各种控制组件，如开关、步进电机、电磁阀和传感器等。它可以是多个PC联网的大型应用，也可以是单个PC控制单个输出设备的小型应用。

2.2 PC的作用

PC是控制系统中直接控制制造过程的部分。它根据内存中的程序，接收输入设备的数据，监测受控系统，并在程序要求时向输出设备发送数据以执行相应操作。PC可用于控制简单的重复性任务，也可与其他PC或主机计算机连接，实现复杂过程的集成控制。

2.3 PC的工作原理

PC通过监测输入信号并提供输出信号来工作。当检测到信号变化时，PC通过用户编程的内部逻辑做出反应，产生输出信号。PC不断扫描内存中的程序以实现控制，其内部操作可分为通用过程、数据输入输出、指令执行和外围设备服务四个类别，完成这些操作所需的总时间称为循环时间。

2.4 可用手册

除本安装指南外，还需要其他手册来进行编程和操作，如C1000H/C2000H操作手册、GPC操作手册等。

三、组件描述

3.1 CPU机架

• C1000H系统：有七种型号的CPU机架可供选择，可根据应用选择具有3、5、6、8或9个I/O插槽的背板。通过扩展I/O连接器将CPU背板连接到扩展I/O机架。
• C2000H单工系统：与C1000H CPU机架不同，C2000H单工CPU机架有六个I/O单元插槽，且在I/O单元左侧有一个特殊插槽用于I/O移除单元。
• C2000H双工系统：C2000H双工CPU机架与C1000H和C2000H单工CPU机架不同，它容纳两个CPU和一个双工单元，没有空间安装I/O单元。通过扩展I/O连接器连接到另一个机架来容纳I/O单元。

3.2 CPU电源

有三种型号的电源可供选择：100 - 120 VAC、200 - 240 VAC和24 VDC。不同型号的电源输出容量和可用于I/O单元的电流不同，安装时需确保所有单元的总功率消耗不超过电源的额定值。

3.3 I/O背板

I/O背板与C2000H双工系统中的CPU机架配对使用，用于容纳I/O单元。通过两根电缆将I/O背板连接到CPU机架，可在I/O背板的六个最右侧插槽中安装两个PC链路单元和一个主机链路单元。

3.4 扩展I/O背板

扩展I/O背板可用于扩展C1000H和C2000H单工和双工系统。它类似于CPU机架，但不安装CPU，每个扩展I/O机架需要一个电源。有三种型号的扩展I/O背板可供选择。

3.5 I/O电源

有两种I/O电源可供选择：100 - 120/200 - 240 VAC和24 VDC。安装时需确保所有单元的总功率消耗不超过电源的额定值。

3.6 双工单元（C2000H双工）

双工单元必须安装在CPU机架上才能运行双工系统，其前面板上有指示灯和开关。

3.7 I/O控制单元

I/O控制单元用于将CPU机架连接到扩展I/O机架，在C1000H和C2000H单工系统中安装在CPU机架上，在C2000H双工系统中安装在I/O机架上。

3.8 I/O接口单元

每个扩展I/O机架都需要一个I/O接口单元来扩展PC，它安装在扩展I/O背板的最左侧I/O位置。

3.9 文件存储单元

文件存储单元连接到PC时，可在程序内存和数据区域与文件存储（FM）之间传输内容。

3.10 空间单元

空间单元用于填充C2000H双工系统中I/O背板上电源和最右侧单元之间的空间。

3.11 I/O移除单元

I/O移除单元是C2000H系统特有的，安装在机架上时，允许在CPU运行时移除或安装标准I/O单元。不同I/O单元组合在运行时的安装和移除情况有所不同，安装或移除I/O单元时，需先移除端子块，再进行操作。

3.12 I/O单元

I/O单元有A、B、C、D、E五种形状，不同型号的I/O单元具有不同的规格和特点。

3.13 内存包

内存包安装在CPU右侧的插槽中，有RAM和ROM两种类型可供选择。安装时需确保左右CPU的内存包规格相同，使用RAM包时，需注意写入保护开关的设置和电池备份。

四、组装

4.1 安装单元

构建机架式PC时，首先从背板开始。将电源安装在背板的最右侧位置，为其他单元提供所需电压的电力。CPU安装在电源左侧，由于机架式PC的CPU没有内置I/O点，需要安装一个或多个I/O单元到背板上。如果需要扩展I/O单元数量，可以添加扩展I/O机架，通过I/O控制单元和电缆将CPU机架与扩展I/O机架连接起来。

4.2 C2000H双工系统

C2000H双工系统使用两个CPU，一个CPU控制系统，另一个CPU处于备用状态。当活动CPU出现故障时，备用CPU自动接管系统。初始设置时，需确保两个CPU安装相同的内存包，设置系统开关和活动开关，并将两个CPU的ON/OFF选择器设置为ON。

4.3 C2000H单工系统

C2000H单工系统使用一个CPU，最多可连接七个扩展I/O机架，最大可访问2048个I/O点。CPU机架最多可安装六个I/O单元，且可安装I/O移除单元以实现在线交换。

4.4 内存包

CPU有一个可移动的内存包，用于存储用户程序。可选择RAM或ROM内存包，将程序写入RAM包或复制到ROM包中的EPROM芯片上。安装和移除内存包时，需注意断电操作和电池备份。

4.5 系统配置

C1000H系统连接七个扩展I/O机架时，最多可提供1024个I/O点，使用远程I/O单元时可增加到2048个。C2000H单工系统连接七个扩展I/O机架时，无论是否使用远程I/O单元，最多可提供2048个I/O点。C2000H双工系统的CPU机架安装两个CPU和一个双工单元，通过两个连接电缆连接到I/O机架，最多可连接七个扩展I/O机架，使用16点I/O单元时最多可提供1024个I/O点，使用32点I/O单元时可增加到2048个。

五、系统连接

5.1 电流消耗

电源为I/O单元提供的总电流有限，不同型号的电源和I/O单元具有不同的电流消耗。安装时需确保不超过每个单元的最大电流额定值和总最大功率输出。

5.2 I/O连接

使用AWG（截面积：19端子端子块为(0.3 ~mm^{2})，10端子端子块为(0.3 - 0.75 ~mm^{2})）的导线将I/O设备连接到I/O单元，使用环形压接端子进行布线，避免直接连接裸绞线。端子块可通过松开安装螺丝移除，安装和布线完成后，需确保端子块上的安装螺丝拧紧。

六、安装环境

6.1 冷却

为确保PC不过热，需考虑机架之间的间隙和安装冷却风扇。机架之间应留有足够的空间用于I/O布线，并确保布线不会影响冷却。如果环境温度可能超过规定范围，需安装冷却风扇以保持环境温度在规格范围内。

6.2 安装要求

PC由1 - 8个机架组成（C2000H双工系统为1 - 9个），每个机架必须垂直安装，CPU机架应位于最上方。PC可直接安装在符合环境规格的坚固支撑物上。

6.3 管道工作

如果功率电缆与I/O布线并行运行，需保持至少300mm的距离。如果I/O布线和功率电缆必须放在同一管道中，需使用接地金属板进行屏蔽。

6.4 防止噪声

为防止噪声干扰PC的操作，应使用AWG 14双绞线电缆（截面积：(2 ~mm^{2}) 以上），避免将PC安装在靠近高功率设备的地方，确保安装点与功率电缆至少保持200mm的距离。尽可能使用布线导管来容纳I/O布线，确保其与其他电缆分离。

七、电源考虑

7.1 电源选择

根据PC的型号，使用商用100 - 120 VAC、200 - 240 VAC或24 VDC电源。扩展I/O机架也需连接到电源，如有可能，为PC、输入设备和输出设备使用独立的电源。

7.2 接地

线路接地（LG）端子通常不需要接地，但如果存在电气噪声问题，应将其连接到接地（GR）端子。为避免触电，应将接地（接地）的AWG 14导线（截面积：(2 ~mm^{2}) 以上）连接到GR端子，接地电阻必须小于100Ω，导线长度不超过20m。

7.3 电源故障

PC内置顺序电路来处理电源中断，可防止因瞬间电源损失或电压下降导致的故障。PC会忽略持续时间不超过10ms的瞬间电源故障，若中断持续时间在10 - 25ms之间，可能检测到也可能检测不到。若电源电压低于额定电压的85%超过25ms（直流电源更短），PC将停止运行，外部输出将自动关闭。电压恢复到额定值的85%以上时，PC将自动恢复运行。

八、安全考虑

8.1 联锁电路

当PC控制电机的顺时针和逆时针运行等操作时，应提供外部联锁电路，防止正向和反向输出同时开启，保护电机。

8.2 电源输出

CPU和扩展I/O电源的24 VDC输出可用于为其他设备供电，输出电流限制为0.3A。如果设备需要更高的电流，需提供单独的电源。

8.3 输入泄漏电流

当将两线传感器（如光电传感器、接近传感器或带LED的限位开关）作为输入设备连接到PC时，泄漏电流可能会导致输入位错误开启。为防止这种情况，可在输入两端连接泄放电阻。

8.4 输出泄漏电流

如果存在泄漏电流导致晶体管或三端双向可控硅故障的可能性，可在输出两端连接泄放电阻。

8.5 输出浪涌电流

当将晶体管或三端双向可控硅输出单元连接到具有高浪涌电流的输出设备（如白炽灯）时，需采取措施保护输出单元，可使用保护电路或让负载在输出关闭时吸取小电流，以降低浪涌电流。

8.6 感应负载浪涌抑制器

当将感应负载连接到I/O单元时，应在负载两端并联浪涌抑制器或二极管，以吸收负载产生的反电磁场。

8.7 电气噪声

当将可能产生噪声的电气设备作为负载连接到PC时，需采取适当的措施进行噪声抑制。对于交流电源运行的噪声源，可在每个设备的线圈两端并联二极管。

九、检查与维护

9.1 更换保险丝

更换CPU或电源中的保险丝时，需先关闭电源，使用螺丝刀移除保险丝座，取出旧保险丝，插入新保险丝，然后重新安装保险丝座。

9.2 更换输出单元保险丝

更换输出单元中的保险丝时，需先关闭电源，拆卸端子块，移除输出单元，拆卸外壳，取出印刷电路板，插入新保险丝，然后按相反顺序重新组装。

9.3 更换输出单元继电器

更换输出单元中的继电器时，需先关闭电源，拆卸端子块，移除输出单元，拆卸外壳，取出印刷电路板，使用继电器拔取器拔出旧继电器，插入新继电器，然后按相反顺序重新组装。

9.4 更换电池

当电池电量接近耗尽时，报警指示灯闪烁，编程控制台显示“BATT LOW”信息。此时，应在一周内更换电池，以避免数据丢失。更换电池时，需先关闭电源，移除电池舱盖，取出旧电池组，安装新电池组，然后更换电池舱盖。

OMRON的C1000H和C2000H可编程控制器为工业自动化提供了强大而可靠的解决方案。通过严格遵循安装指南中的各项要求和注意事项，工程师们可以确保控制器的安全、稳定运行，为工业生产的高效进行提供有力保障。在实际应用中，还需根据具体情况进行灵活调整和优化，以充分发挥控制器的性能。你在使用这些控制器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。