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HITACHI EH-150 可编程控制器（PLC）的应用说明
时间: 2026-02-25浏览次数：
HITACHI EH-150 可编程控制器（PLC）的应用说明
HITACHI EH-150 PLC深入解析：特性、指令与系统设计
概述
日立EH-150系列是一款紧凑且功能强大的模块化可编程控制器 (PLC)，专为满足广泛的工业自动化需求而设计。该系列控制器不仅继承了日立H系列PLC的软件资产，保证了程序的可移植性，更在性能和功能上进行了显著扩展，集成了32位RISC处理器，实现了高速、精确的控制。
EH-150的设计理念强调在有限空间内实现最大效能，其标准I/O模块集成了可插拔端子块和LED状态指示灯，极大地方便了布线和现场诊断。系统支持DIN导轨安装，结构坚固，适应严苛的工业环境。作为H系列家族的重要成员，EH-150不仅为现有H系列用户提供了无缝升级路径，也为新用户构建了一个具备高度扩展潜力的控制系统平台。
系统架构与核心特性
2.1 模块化硬件结构
EH-150采用典型的模块化结构，系统核心组件包括：
CPU模块: 系统的“大脑”，负责执行用户程序、进行逻辑运算和I/O控制。不同型号（如EH-CPU104A至高性能的EH-CPU548）提供了从3.5k步到48.5k步不等的程序容量，以及从1.0μs到0.1μs的基本指令执行速度，以适应不同复杂度的应用场景。高性能CPU (如EH-CPU516/548) 支持最多4个扩展基板和高达3520个I/O点。
电源模块: 为系统提供稳定的工作电压。支持AC 100-240V宽范围输入 (EH-PSA) 或DC 24V输入 (EH-PSD)。
I/O模块: 包括数字量输入/输出 (如EH-XD系列、EH-YT系列)、模拟量输入/输出 (如EH-AX系列、EH-AY系列)、温度检测 (EH-PT4)、高速计数 (EH-CU) 和定位控制 (EH-POS) 等多种模块，满足现场信号的采集与驱动需求。
基板与扩展电缆: 基本基板用于安装CPU、电源和I/O模块，而扩展基板通过I/O控制器和专用电缆，可以极大地扩展系统的I/O容量。例如，使用EH-CPU548配合EH-BS11A 11槽基板，可实现最多5个基板、55个插槽的庞大系统配置。
2.2 先进的通信能力
EH-150在通信方面表现出色，提供了高度的灵活性：
双标准通信端口: CPU模块标配两个通信串口（端口1和端口2）。端口1可通过DIP开关和特殊内部输出配置为通用端口，支持RS-232C、RS-422/RS-485接口，甚至内置终端电阻，便于构建1:N的小型数据链路系统。
内置调制解调器接口: 特定CPU型号（如EH-CPU308(A)及以上）支持在端口1连接调制解调器，实现通过公用电话网对远端系统进行监控和维护。
网络模块支持: 通过扩展通信模块，EH-150可以接入多种工业网络，包括以太网 (EH-ETH)、DeviceNet (EH-RMD/EH-IOCD) 和PROFIBUS-DP (EH-RMP/EH-IOCP)，使其能够无缝集成到复杂的工厂网络架构中。
2.3 数据安全与可靠性
无电池程序保持: 用户程序存储在CPU模块的内置FLASH存储器中，即使电池电量耗尽或未安装电池，程序也不会丢失，大大提高了系统的可靠性。
实时时钟与日志功能: 多数CPU型号（除EH-CPU104(A)外）内置实时时钟，可为事件打上时间戳。结合EH-MEMD内存板，系统支持数据日志记录功能，可将指定数据区的历史数据记录下来，用于过程分析和故障追溯。
丰富的自诊断功能: CPU模块持续执行自诊断测试，包括内存检查、I/O配置验证、程序语法检查和看门狗定时器监控。检测到错误时，会通过ERR LED指示灯和特殊内部输出 (WRF000) 的详细错误代码进行报警。
强大的指令系统
EH-150的指令系统丰富，基于H系列梯形图/指令语言，为用户编程提供了极大的灵活性。指令主要分为以下几类：
3.1 基础指令
包括基本的触点指令 (LD, AND, OR)、输出指令 (OUT, SET, RES) 以及边沿检测指令 (DIF, DFN)。这些是构成任何梯形图程序的基础。
3.2 定时器与计数器
系统提供了多种定时器和计数器：
定时器: 包括传统的接通延时定时器 (TD) 和新扩展的TM定时器。TM定时器数量高达2048点，且每个定时器均可独立选择0.01s、0.1s或1s时基，累加器值范围为0至65535，极大地增强了定时任务的灵活性。
计数器: 支持普通计数器 (CU)、环形计数器 (RCU) 和加减计数器 (CTU/CTD)。所有计数器与定时器的编号空间有部分重叠（前256点），使用时需注意避免冲突。
3.3 应用与运算指令
算术运算: 支持二进制和BCD码的四则运算、逻辑运算 (AND, OR, XOR) 以及数据比较 ( = , <>, <, > 等)。
数据处理: 提供了强大的数据块操作指令，如块传送 (MOV)、块复制 (COPY)、块交换 (XCG) 以及移位/循环移位指令 (SHR, ROR)，方便处理大量数据。
特殊功能指令:
PID控制 (FUN 0-2): 在EH-CPU308(A)及以上型号中，通过专用指令即可实现PID运算，无需额外硬件模块，可直接控制模拟量I/O，实现对温度、流量等过程量的闭环控制。
通信指令 (TRNS0/RECV0): 允许用户程序控制通用串行端口，与外部设备如打印机、条码扫描器或变频器进行自定义协议通信。
变频器控制 (FUN 190): 专门用于通过RS-485接口控制日立SJ300/L300P系列变频器，简化了电机控制系统的编程。
ASCII/BIN转换指令: 提供了丰富的指令集 (如BINDA, BINHA, ASC, HEX) 用于在二进制数据和各种格式的ASCII码之间进行转换，这对于与智能仪表、HMI等设备通信至关重要。
3.4 程序控制指令
跳转与循环: 通过JMP/CJMP指令实现程序的条件跳转，利用FOR/NEXT指令构建程序循环，有效管理程序流程和扫描时间。
子程序调用: 使用CAL指令调用由SB和RTS定义的子程序，实现模块化编程。
中断程序: INT0-INT3指令允许创建周期执行的中断程序（周期为5ms、10ms、20ms、40ms），用于处理对时间要求苛刻的任务。手册特别指出，对于5ms周期扫描，必须严格控制程序执行时间，避免因执行超时而导致“过载错误”。
编程与系统操作
4.1 编程环境
EH-150主要通过日立专用的 LADDER EDITOR for Windows® 软件进行编程。该软件支持离线编程和在线监控、调试。编程时，需正确配置CPU类型（选择EH-150或向下兼容的H-302）和内存容量。
4.2 扫描周期与系统处理时间
EH-150采用周期扫描方式运行。一个完整的扫描周期包括系统处理（如刷新定时器、与外围设备通信）和用户程序执行。
可变系统处理时间: 对于增强型CPU (EH-CPU***A/448/516/548)，可以通过特殊内部输出 WRF038 将系统处理时间在1ms至8ms之间进行调整。默认值为2ms，此时用户程序执行时间占比更高，可缩短扫描周期。
过载错误: 当一次扫描的执行时间超过设定的过载检查时间时，系统会触发过载错误。用户可通过特殊内部输出 (R7C0, R7C1) 选择是否在过载时继续运行。
4.3 RUN中程序修改
EH-150支持在RUN状态下修改程序，极大提高了系统调试和维护的便利性。当执行“在线修改”时，CPU会短暂暂停（HALT时间），完成程序修改和校验后，从下一个扫描周期开始执行新程序。修改后的程序最终会被写入FLASH备份存储器，在此过程中，特殊内部输出 R7EF 会保持ON状态，提醒用户在此期间切勿切断电源，以防程序损坏。
安全规范与故障处理
手册开篇即强调了严格的安全规范，将安全注意事项分为“危险”和“注意”两个等级，并辅以图示。
安装与接线:
环境要求: 必须在规定的环境（温度、湿度、无腐蚀性气体）下使用。
接地要求: 必须进行可靠的功能接地 (FE)，以防止电击和 malfunctions。
紧急停止与互锁: 强调紧急停止电路、互锁电路必须在PLC外部构建，即使PLC本身发生故障，也能确保设备安全。特别警告不得通过控制继电器输出模块的继电器驱动电源来实现外部负载的互锁。
电池安全: 严禁对电池进行反接、充电、拆卸、加热或短路，以防爆炸或火灾。
故障诊断:
系统通过CPU模块上的 RUN 和 ERR LED的亮/灭/闪烁组合来指示不同级别的错误（严重故障、中等故障、轻微故障、警告）。
详细的错误代码被存储在特殊内部输出寄存器 WRF000 中。用户可通过编程软件监控该寄存器，或通过设置 R7EC 位来清除错误信息。
手册第14章提供了详尽的故障排查清单和流程图，从电源、CPU、I/O模块到外围设备，指导用户系统地解决问题。
结论与设计考量
日立EH-150系列PLC凭借其模块化设计、强大的处理能力、丰富的指令集和灵活的通信选项，成为一个适用于中高端工业控制场景的可靠解决方案。
在进行系统设计时，工程师应重点关注以下几点：
选型匹配: 根据I/O点数、程序复杂度、是否需要PID或定位控制等功能，选择合适的CPU型号（从经济型的CPU104A到高性能的CPU548）。
扩展规划: 合理规划基本基板和扩展基板的配置，注意CPU对扩展基板和I/O点数的限制。
通信策略: 根据上位机、变频器、HMI等设备的通信需求，选择合适的通信端口（专用/通用）和协议（H系列协议、Modbus-RTU等）。
安全设计: 严格遵守手册中的安全规范，构建可靠的外部安全回路。
代码优化: 合理使用中断、子程序和跳转指令，控制扫描周期，避免过载错误。
通过深入理解EH-150的系统架构与指令细节，开发者可以充分利用其潜能，构建出高效、稳定、安全的自动化控制系统。
