下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
|
1.1 PLC简介 |
可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展为以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技为一体的新型工业自动控制装置。目前广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制系统中。
因早期的可编程控制器主要用于代替继电器实现逻辑控制，因此将其称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。随着技术的发展，许多厂家采用微处理器（Micro Processor Unit，即MPU）作为可编程控制的中央处理单元（Central Processing Unit，即CPU），大大增强PLC功能，使它不仅具有逻辑控制功能，还具有算术运算功能和对模拟量的控制功能。据此美国电气制造协会（National Electrical Manufacturers Association，即NEMA）于1980年将它正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC，且对PC进行如下定义：“PC是一种数字式的电子装置，它使用了可编程序的存储器以存储指令，能完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能，用以控制各种机械或生产过程”。
国际电工委员会（IEC）在1985年颁布的标准中，对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。”
PC可编程序控制器在工业界使用了多年，但因个人计算机（Personal Computer）也简称为PC，为了对两者进行区别，现在通常把可编程序控制器简称为PLC，所以本书中也将其称为PLC。
①逻辑控制功能 逻辑控制又称为顺序控制或条件控制，它是PLC应用最广泛的领域。逻辑控制功能实际上就是位处理功能，使用PLC的“与”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等逻辑指令，取代继电器触点的串联、并联及其他各种逻辑连接，进行开关控制。
②定时控制功能 PLC的定时控制，类似于继电-接触器控制领域中的时间继电器控制。在PLC中有许多可供用户使用的定时器，这些定时器的定时时间可由用户根据需要进行设定。PLC执行时根据用户定义时间长短进行相应限时或延时控制。
③计数控制功能 PLC为用户提供了多个计数器，PLC的计数器类似于单片机中的计数器，其计数初值可由用户根据需求进行设定。执行程序时，PLC对某个控制信号状态的改变次数（如某个开关的动合次数）进行计数，当计数到设定值时，发出相应指令以完成某项任务。
④步进控制功能 步进控制（又称为顺序控制）功能是指在多道加工工序中，使用步进指令控制在完成一道工序后，PLC自动进行下一道工序。
⑤数据处理功能 PLC一般具有数据处理功能，可进行算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数据转换、编码、译码等操作。中、大型PLC还可完成开方、PID运算、浮点运算等操作。
⑥A/D、D/A转换功能 有些PLC通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换、模拟量的控制和调节等操作。
⑦通信联网功能 PLC通信联网功能是利用通信技术，进行多台PLC间的同位链接、PLC与计算机链接，以实现远程I/O控制或数据交换。可构成集中管理、分散控制的分布式控制系统，以完成较大规模的复杂控制。
⑧监控功能 监控功能是指利用编程器或监视器对PLC系统各部分的运行状态、进程、系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行。通常小型低档PLC利用编程器监视运行状态；中档以上的PLC使用CRT接口，从屏幕上了解系统的工作状况。
①可靠性高、抗干扰能力强 继电-接触器控制系统使用大量的机械触点，连接线路比较繁杂，且触点通断时有可能产生电弧和机械磨损，影响其寿命，可靠性差。PLC中采用现代大规模集成电路，比机械触点继电器的可靠性要高。在硬件和软件设计中都采用了先进技术以提高可靠性和抗干扰能力。比如，用软件代替传统继电-接触器控制系统中的中间继电器和时间继电器，只剩下少量的输入输出硬件，使因触点接触不良造成的故障大大减少，提高了可靠性；所有I/O接口电路采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路进行电气隔离；增加自诊断、纠错等功能，使其在恶劣工业生产现场的可靠性、抗干扰能力得到提高。
②灵活性好、扩展性强 继电-接触器控制系统由继电器等低压电器采用硬件接线实现，连接线路比较繁杂，而且每个继电器的触点数目有限。当控制系统功能改变时，需改变线路的连接，所以继电-接触器控制系统的灵活性、扩展性差。而由PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的控制线即可，减少了接线。当控制系统功能改变时，有时只需编程器在线或离线修改程序，就能实现其控制要求。PLC内部有大量的编程元件，能进行逻辑判断、数据处理、PID调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能，若元件不够时，只需加上相应的扩展单元即可，因此PLC控制系统的灵活性好、扩展性强。
③控制速度快、稳定性强 继电-接触器控制系统是依靠触点的机械动作来实现控制的，其触点的动断速度一般为几十毫秒一次，影响控制速度，有时还会出现抖动现象。PLC控制系统由程序指令控制半导体电路来实现，响应速度快，一般执行一条用户指令在很短的微秒级内即可，PLC内部有严格的同步，不会出现抖动现象。
④延时调整方便，精度较高 继电-接触器控制系统的延时控制是通过时间继电器来完成的，而时间继电器的延时调整不方便，且易受环境温度和湿度的影响，延时精度不高。PLC控制系统的延时是通过内部时间元件来完成的，不受环境的温度和湿度的影响，定时元件的延时时间只需改变定时参数即可，因此其定时精度较高。
⑤系统设计安装快、维修方便 继电-接触器实现一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，维修比较麻烦。PLC使用软件编程取代继电-接触器中的硬件接线而实现相应功能，使安装、接线工作量减小，现场施工与控制程序的设计还可同时进行，周期短、调试快。PLC具有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能，对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示，若控制系统有故障时，工作人员通过它即可迅速查出故障原因，及时排除故障。
以前由于PLC的制造成本较高，其应用受到一定的影响。随着微电子技术的发展，PLC的制造成本不断下降，同时PLC的功能大大增强，因此PLC目前已广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、造纸、纺织、环保等行业。从应用类型看，其应用范围大致归纳为以下几种。
①逻辑控制 PLC可进行“与”、“或”、“非”等逻辑运算，使用触点和电路的串、并联代替继电-接触器系统进行组合逻辑控制、定时控制、计数控制与顺序逻辑控制。这是PLC应用最基本、最广泛的领域。
②运动控制 大多数PLC具有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置的专用运动控制模块，灵活运用指令，使运动控制与顺序逻辑控制有机结合在一起，广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机械手等进行运动控制。
③过程控制 现代中、大型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出模块。PLC可将接收到的温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过这些模块实现A/D转换，并对被控模拟量进行闭环PID控制。这一控制功能广泛应用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒等方面。
④数据处理 现代PLC具有数学运算（如矩阵运算、函数运算、逻辑运算等）、数据传送、转换、排序、查表、位操作等功能，可进行数据采集、分析、处理，同时可通过通信功能将数据传送给别的智能装置，如PLC对计算机数值控制CNC设备进行数据处理。
⑤通信联网控制 PLC通信包括PLC与PLC、PLC与上位机（如计算机）、PLC与其他智能设备之间的通信。PLC通过同轴电缆、双绞线等传输介质与计算机进行信息交换，可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，以满足工厂自动化FA系统、柔性制造系统FMS、集散控制系统DCS等发展的需要。
PLC种类繁多，性能规格不一，通常根据其结构形式、性能高低、控制规模等方面进行分类。
①按结构形式进行分类 根据PLC的硬件结构形式，将PLC分为整体式、模块式和混合式三类。
a.整体式PLC。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件集中配置装在一个箱体内，形成一个整体，通常将其称为主机或基本单元。采用这种结构的PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格较低、安装方便等特点，但主机的I/O点数固定，使用不太灵活。一般小型或超小型的PLC通常采用整体式结构。
b.模块式PLC。模块式结构PLC又称为积木式结构PLC，它是将PLC各组成部分以独立模块的形式分开，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成，将模块插在带有插槽的基板上，组装在一个机架内。采用这种结构的PLC具有配置灵活、装配方便、便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
c.混合式PLC。混合式结构PLC是将整体式的结构紧凑、体积小、安装方便和模块式的配置灵活、装配方便等优点结合起来的一种新型结构PLC。例如西门子公司生产的S7-200系列PLC就是采用这种结构的小型PLC，西门子公司生产的S7-300系列PLC也是采用这种结构的中型PLC。
②按性能高低进行分类 根据性能的高低，将PLC分为低档PLC、中档PLC和高档PLC这三类。
a.低档PLC。低档PLC具有基本控制和一般逻辑运算、计时、计数等基本功能，有的还具有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。这类PLC只适合于小规模的简单控制，在联网中一般作为从机使用。
b.中档PLC。中档PLC有较强的控制功能和运算能力，它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算，工作速度比较快，能控制多个输入/输出模块。中档PLC可完成小型和较大规模的控制任务，在联网中不仅可作从机，也可作主机，如西门子公司生产的S7-300就属于中档PLC。
c.高档PLC。高档PLC有强大的控制和运算能力，不仅能完成逻辑运算、三角函数、指数、PID运算、还能进行复杂的矩阵运算、制表和表格传送操作。高档PLC可完成中型和大规模的控制任务，在联网中一般作主机，如西门子公司生产的S7-400就属于高档PLC。
③按控制规模进行分类 根据PLC控制器的I/O总点数的多少可分为小型机、中型机和大型机。
a.小型机。I/O总点数在256点以下的PLC称为小型机，如CP1H系列PLC。小型PLC通常用来代替传统继电-接触器控制，在单机或小规模生产过程中使用，它能执行逻辑运算、定时、计数、算术运算、数据处理和传送、高速处理、中断、联网通信及各种应用指令。I/O总点数等于或小于64点的称为超小型或微型PLC。
b.中型机。I/O总点数在256～2048点之间的PLC称为中型机，如CQM1H系列PLC。中型PLC采用模块化结构，根据实际需求，用户将相应的特殊功能模块组合在一起，使其具有数字计算、PID调节、查表等功能，同时相应的辅助继电器增多，定时、计数范围扩大，功能更强，扫描速度更快，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程控制。
c.大型机。I/O总点数在2048点以上的PLC称为大型机，如CS1系列PLC。I/O总点数超过8192点的称为超大型PLC机。大型PLC具有逻辑和算术运算、模拟调节、联网通信、监视、记录、打印、中断控制、远程控制及智能控制等功能。目前有些大型PLC使用32位处理器，多CPU并行工作，具有大容量的存储器，使其扫描速度高速化，存储容量大大加强。
在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp（ARC）调查，世界PLC五大厂家分别为Siemens（西门子）公司、Allen-Bradley（A-B）公司、Schneider（施耐德）公司、Mitsubishi（三菱）公司、Omron（欧姆龙）公司，他们的销售额约占全球总销售额的2/3。
日本欧姆龙公司生产的PLC产品以其良好的性价比被广泛地应用于化学工业、食品加工材料处理和工业控制过程等领域，其产品在日本的销量仅次于三菱公司，居第二位，在我国也是应用非常广泛的PLC之一。
对于PLC而言，一般应从基本性能、特殊功能及通信联网三个方面考察其性能。基本性能包括指令系统、工作速度、控制规模、程序容量、PLC内部器件、数据存储器容量等；特殊功能指中断、A/D、D/A、温度控制等，模块式PLC的特殊功能是由智能单元完成的；通信联网是指PLC与各种外设通信及PLC组成各种网络，这一功能通常由专用通信板或通信单元完成。
欧姆龙公司从20世纪80年代至今，产品多次更新换代。20世纪80年代初期，欧姆龙的大、中、小型机分别为C系列的C2000、C1000、C500、C120、C20等。这些型号的PLC指令少，而且指令执行时间长，内存也小，内部器件有限，PLC体积大。例如，C20仅20条指令，基本指令执行时间为4～80μs。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4μs，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。
20世纪80年代后期，欧姆龙开发出H型机，大、中、小型对应有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，有一百多种，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也加快了，大型H机基本指令执行时间才0.4μs，而C200H机也只有0.7μs。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，开创了业界先例。
另外，欧姆龙还开发出微型机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。
20世纪90年代初期，欧姆龙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0.5μs，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有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，欧姆龙推出大型机CV系列，其性能比C系列大型H机有显著的提高，它极大地提高了欧姆龙在大型机方面的竞争实力。1998年年底，欧姆龙推出了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。
值得注意的是进入20世纪90年代后，欧姆龙更新换代的速度明显加快，特别是后5年，欧姆龙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机可加入欧姆龙的高层信息网Ethernet（以太网），还可加入中层控制网Controller Link网，而C200H、C200HS不可以。
1999年欧姆龙在中国市场上又推出比α机功能更加完善的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机的改进，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。
欧姆龙在小型机方面也取得了长足的进步。1997年，欧姆龙在推出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0.72μs，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。
1999年，欧姆龙公司在推出CS1系列的同时，在小型机方面相继推出CPM2A/CPM2C/CPM2AE、CQM1H等机型。
CPM2A是CPM1A之后的另一系列机型。CPM2A的功能比CPM1A有新的提升，例如，CPM2A指令的条数增加、功能增强、执行速度加快，可扩展的I/O点数、PLC内部器件的数目、程序容量、数据存储器容量等也都增加了；所有CPM2A的CPU单元都自带RS232C口，在通信联网方面比CPM1A改进不少。
CPM2C具有独特的超薄、模块化设计。它有CPU单元和I/O扩展单元，也有模拟量I/O、温度传感和CompoBus/S I/O链接等特殊功能单元。CPM2C的I/O采用I/O端子台或I/O连接器形式。每种单元的体积都极小，仅有90mm×65mm×33mm。CPU单元使用DC电源，共有10种型号，输出是继电器或晶体管形式，有的CPU单元带时钟功能。CPM2C的I/O扩展单元共有10种型号，输出有继电器或晶体管形式，有的CPU单元带时钟功能。CPM2C最多可扩展到140点，单元之间通过侧面的连接器相连。CPU单元有RS232C口。CPM2C使用专用的通信接口单元CPM2C-CIF01/CIF02，可把外设端口转换为RS232C口或RS422/RS485口。CPM2C CPU单元的基本性能、特殊功能和通信联网的功能与CPM2A相一致。
CPM2AE是欧姆龙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，是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。其他功能则与CPM2A完全相同。
CQM1H是小型机CQM1的升级换代产品。CQM1是欧姆龙PLC家族中的一朵奇葩，它有漂亮的外表，拥有齐全的功能。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的推出更加巩固欧姆龙在中小型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。
进入21世纪后，欧姆龙 PLC技术的发展日新月异，升级换代呈明显加速趋势，在小型机方面已推出了CP1H/CP1L/CP1E等系列机型。其中，CP1H系列PLC是2005年推出的，与以往产品CPM2A 40点PLC输入输出型尺寸相同，但处理速度可达其10倍。该机型外形小巧，速度极快，执行基本指令需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（又称为数字量）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，采用USB接口与编程计算机连接，还提供了RS232C和RS485接口与外设连接通信。因此，本书以CP1H系列PLC为例讲解欧姆龙小型PLC的相关知识。
可编程逻辑控制器SYSMAC CP1H是用于实现高速处理、高功能的整体型PLC。它使用方便、应用广泛、性价比高，其特长主要体现在以下几个方面。
通过CP1H的功能块（FB）功能、任务功能可以使程序的编制和管理更加简单，能够高速处理约400种指令，这一系列达到了欧姆龙公司CJ1M相同的指令执行速度，因此，用微型PLC就可达到顶级的性能。
CP1H可从CPU单元内置的输出点发出固定占空比脉冲信号，脉冲输入到伺服电动机驱动器来达到定位或速度的控制。此外，还可进行 X 、 Y 、 Z 、 θ 的4轴控制。
对于X/XA型，脉冲输出100kHz最大4轴为标准配备。对每个输出触点，可以通过指令来选择是否在通用输出、脉冲输出、PWM输出中的任何一个状态下使用，如图1-1所示。
图1-1 X/XA型脉冲控制
对于Y型，脉冲输出100kHz最大2轴，脉冲输出专用端子1MHz最大2轴为标准配备。通过1MHz脉冲、线性伺服电动机或直流驱动电动机等可达到高速、高精度定位。对每个输出触点，也可以通过指令来选择是否在通用输出、脉冲输出、PWM输出中的任何一个状态下使用，如图1-2所示。
图1-2 Y型脉冲控制
丰富的脉冲输出有以下几种功能。
①可选择脉冲输出功能。可按照伺服电机驱动器的脉冲输入的规格来进行选择，确定CW/CCW脉冲输出+方向输出。
②在绝对坐标系中通过自动方向设定可以简单定位。
在绝对坐标系内动作时，根据指令中指定的脉冲输出量与输出当前值比较的正与负，CW/CCW的方向在执行脉冲输出指令时会被自动选择。
③在定位中，可变更定位目标位置（多重启动）。按照脉冲输出（PLS2）指令进行定位的过程中，可通过执行其他的脉冲输出（PLS2）来变更目标位置、目标速度及加速率、减速率。
④可进行三角控制（无恒速时间的平台型控制）。在定位过程中，加速及减速时所必需的脉冲输出量（达到目标频率为止的时间×目标频率）超过所设定的目标脉冲输出量的情况下，进行三角控制。
⑤在速度控制过程中，可变更为定位（中断进给）。在速度控制过程中（连续模式），变更为根据脉冲输出（PLS2）指令进行的定位（单独模式）。这样，可执行一定条件下的中断固定尺寸运送（指定量的移动）。
⑥在加速或减速过程中，可变更目标速度、加减速率。在执行平台型加减速的脉冲输出指令（速度控制或定位）的过程中，在加速或减速中，可变更目标速度及加减速率。
⑦发出可变占空比脉冲输出信号，可进行照明/电力控制。
从CPU单元内置输出发出可变占空比脉冲（PWM）输出信号，可进行照明/电力控制等。
将旋转编码器连接到内置输入，即可进行高速计数器输入。由于有丰富的高速计数器点数，因此可用1台PLC来控制多轴装置。
对于X/XA型，高速计数器100kHz（单相）/50kHz（相位差）4点为标准配备。对每个输入触点，通过PLC系统的设定来选择是否在通用输入、输入中断、脉冲接收、高速计数器中的任何一个状态下使用，如图1-3所示。
图1-3 X/XA型高速计数器
对于Y型，除了配置高速计数器100kHz（单相）/50kHz（相位差）外，还配备高速计数器功能固定端子1MHz（单相）/500kHz（相位差）2点。对每个输入触点，也通过PLC系统的设定来选择是否在通用输入、输入中断、脉冲接收、高速计数器的任何一个状态下使用，如图1-4所示。
图1-4 Y型高速计数器
丰富的高速计数器具有以下几种功能。
①可通过高速计数器当前值与设定的目标值一致或区域进行比较，触发中断达到高速处理，到达某计数值时或在某值的范围内时，可启动中断任务。
②可进行高速计数器的当前值的保持/更新切换，通过在梯形图程序上将高速计数器选通标志置于ON/OFF，可进行高速计数器当前值的保持/更新功能。
③可进行高速计数器输入的频率测定，根据PRV指令，测定输入脉冲的频率。
可用指令执行各种输入/输出信号（原点附近输入信号、原点输入信号、定位结束信号、偏差计数器复位输出等）组合的精密的原点搜索。此外，也可进行原点复位，直接移动到所确定的原点。
内置输入的上升沿或下降沿时，可启动中断任务。此外，可对内置输入上升沿或下降沿进行计数，如达到某个值，可启动中断任务（计数器模式）。最大点数为X/XA型8点、Y型6点。对每个输入触点，通过PLC系统的设定来选择是否在通用输入、输入中断、脉冲接收、高速计数器中的任何一个状态下使用。此外，输入中断（计数器模式）的响应频率为所使用的各中断的总计5kHz以下。
通过内置输入设为脉冲接收功能（可与周期时间无关），捕捉到最小输入信号幅度30μs为止的输入、最大点数为X/XA型8点、Y型6点。对每个输入触点，通过PLC系统的设定来选择是否在通用输入、输入中断、高速计数器中的任何一个状态下使用。
此功能仅限XA型，内置模拟电压/电流输入4通道，模拟电压/电流输出2通道。如图1-5所示。
图1-5 XA型的模拟量I/O功能
根据外部模拟输入0～10V，将模拟量进行A/D转换并反映在特殊辅助继电器区域。这样，可以应用在不特别要求精度的方面，例如室外温度变化及电位输入等需要在现场调整设定值的应用。
用2位七段LED显示，将PLC的状态更简易地进行告知，这样，可以提高设备运行中故障状态的检测和维护性。LED可显示CPU单元所检测的故障代码：显示CPU单元与存储盒间传送的进度情况；显示模拟电位器值的变更状态；可通过梯形图程序的专用显示指令来显示用户定义的代码，七段LED显示如图1-6所示。
图1-6 七段LED显示
可以将程序及DM区初始值等内置闪存内的数据保存到存储盒，作为备份数据来保存。此外，编制相同的系统时，可以用存储盒将程序及初始值数据简单地复制到其他的CPU单元内。
为了防止梯形图程序的非授权读取，在CPU单元设计密码保护功能。读取CX-Programmer的梯形图程序时，密码输入与所登录的密码不一致将禁止进行程序的读取。此外，密码输入不一致连续5次，其后2h内将不再接受密码输入。
通过CJ单元适配器，连接CJ系列的特殊I/O单元、CPU总线单元最大2单元，而且可以进行与上位/下位网络的连接、模拟量输入、输出的扩展等。