一,、PLC的循環(huán)處理過程

       CPU中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序,。

       操作系統(tǒng)用來處理PLC的起動(dòng)、刷新輸入/輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序,、處理中斷和錯(cuò)誤,、管理存儲(chǔ)區(qū)和通信等任務(wù)。

       用戶程序由用戶根據(jù)需求自己編寫,，以完成特定的控制任務(wù),。STEP7將用戶編寫的程序和數(shù)據(jù)維護(hù)在'塊'中，如功能塊FB,、功能FC和數(shù)據(jù)塊DB等,。

       PLC采用循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序，即掃描工作方式,。

       PLC的掃描工作方式

       1. PLC得電或由STOP模式切換到RUN模式時(shí),，CPU起動(dòng)，同時(shí)清除沒有保持功能的位存儲(chǔ)器,、定時(shí)器,、計(jì)數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內(nèi)容,，復(fù)位保存的硬件中斷等,。

       2. 執(zhí)行'系統(tǒng)起動(dòng)組織塊'OB100，該組織塊可以自定義編程,，實(shí)現(xiàn)一些初始化的工作;

       3. 系統(tǒng)進(jìn)入周期掃描,，并起動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控;

       4. CPU將輸出過程映像區(qū)的數(shù)據(jù)寫入輸出模塊;

       5. 讀取輸入模塊的狀態(tài)，并寫入輸入過程映像區(qū);

       6. CPU調(diào)用OB1,，執(zhí)行用戶程序,，期間，根據(jù)需要可調(diào)用其他邏輯塊(FB,、SFB,、FC及SFC)，來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù);

       7. 在循環(huán)結(jié)束時(shí),，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務(wù),，例如下載和刪除塊、接收和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)等;

       8. CPU返回'第3步',，重新啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控,。

       9、在執(zhí)行用戶程序的過程中,，如果有中斷事件發(fā)生,，當(dāng)前執(zhí)行的塊將暫停執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的組織塊,，來響應(yīng)中斷,。該組織塊執(zhí)行完成后,，之前被暫停的塊將從中斷的地方繼續(xù)開始執(zhí)行。OB1具有很低的優(yōu)先級(jí),，除了OB90外,，所有的組織塊都能中斷OB1。

       二,、過程映像區(qū)

       PLC的存儲(chǔ)器中,，特別設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，分別稱之為輸入過程映像區(qū)和輸出過程映像區(qū),。在循環(huán)程序處理過程中,，CPU不會(huì)直接訪問I/O模塊，而是訪問CPU內(nèi)部的過程映像區(qū),。

       所示,，在整個(gè)掃描周期內(nèi)，CPU會(huì)分配一段時(shí)間集中將輸出過程映像區(qū)的狀態(tài)傳送給輸出模塊,。同樣,，輸入模塊的狀態(tài)/數(shù)據(jù)也是集中、統(tǒng)一讀入輸入過程映像區(qū),。在程序的執(zhí)行階段,，CPU只和輸入/輸出過程映像區(qū)做數(shù)據(jù)交互，這樣做的好處是,，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生變化,，輸入過程映像區(qū)的狀態(tài)也暫時(shí)不變，可防止程序執(zhí)行時(shí)發(fā)生'紊亂';而給到輸出模塊的數(shù)據(jù)是'同時(shí)'的,，也可有效避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作序列的不同步,。

       對(duì)過程映像區(qū)的訪問可以以位、字節(jié),、字以及雙字的方式進(jìn)行,。

       過程映像區(qū)直接尋址

       所示,，假設(shè)其為輸入過程映像區(qū)的一部分:

       1.3即可訪問到粉色部分的內(nèi)容,，即尋址一個(gè)位;

       · IB0即可訪問綠色部分的內(nèi)容，即尋址一個(gè)字節(jié);

       · IW2:即可訪問藍(lán)色部分的內(nèi)容,，即尋址一個(gè)字;

       · ID4即可訪問橙色部分的內(nèi)容,，即尋址雙字;

       三、掃描循環(huán)時(shí)間

       掃描循環(huán)時(shí)間是指圖1中相鄰兩次'循環(huán)時(shí)間監(jiān)控'之間的時(shí)間,，它與用戶程序的復(fù)雜程度及CPU執(zhí)行指令的速度有關(guān),。如下為315和416兩款CPU的指令執(zhí)行速度，相比315,CPU416的執(zhí)行速度快很多,。

       CPU 315-2DP:0.3ms/1000條指令;

       CPU416-2DP:0.08ms/1000條指令

       掃描循環(huán)時(shí)間不是一成不變的,，以下事件都會(huì)延長循環(huán)時(shí)間:

       · 中斷

       · 診斷和故障處理

       · 測(cè)試和調(diào)試功能

       · 通訊

       · 傳送和刪除塊

       · 壓縮用戶程序存儲(chǔ)器

       · 讀/寫MMC卡

        ***大循環(huán)時(shí)間與***小循環(huán)時(shí)間

       所示,，在硬件組態(tài)中，可以修改***大循環(huán)時(shí)間,，默認(rèn)150ms,。如果實(shí)際的循環(huán)時(shí)間超出設(shè)置的***大時(shí)間，CPU會(huì)調(diào)用組織塊OB80,，在其中響應(yīng)這個(gè)故障,。如果OB80中未編寫程序，CPU將轉(zhuǎn)入STOP模式,。

       400的CPU中還可以設(shè)置***小掃描周期,，當(dāng)用戶程序較為簡單，使得循環(huán)時(shí)間太短時(shí),，過程映像區(qū)會(huì)太過頻繁的刷新,，設(shè)置***小掃描周期可以避免這種情況。

       四,、系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間

       PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻到它所控制的外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔,，稱之為系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。它由以下三部分組成:

       1,、輸入電路的濾波時(shí)間

       輸入模塊通過RC濾波電路來過濾輸入端引入的干擾,，并消除因外接輸入觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)而引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短,，一般為10ms左右,。

       2、輸出電路的滯后時(shí)間

       輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān),，

       · 繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右;

       · 雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms,，負(fù)載由通電到斷電時(shí)的***大滯后時(shí)間為10ms;

       · 晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms以下。

       3,、CPU掃描循環(huán)工作方式帶來的滯后時(shí)間

       由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間***壞的情況下,，可達(dá)2-3個(gè)掃描周期。

       PLC總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾毫秒到幾十毫秒,，對(duì)于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的,。在一些特殊應(yīng)用場合，要求輸入,、輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡可能短的時(shí)候,，可以選用掃描速度更快的PLC或采取中斷等措施