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發(fā)布時(shí)間: | 2023-12-13 22:35 |
最后更新: | 2023-12-13 22:35 |
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一、PLC的循環(huán)處理過(guò)程
CPU中的程序分為操作系統和用戶(hù)程序。
操作系統用來(lái)處理PLC的起動(dòng)、刷新輸入/輸出過(guò)程映像區、調用用戶(hù)程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區和通信等任務(wù)。
用戶(hù)程序由用戶(hù)根據需求自己編寫(xiě),以完成特定的控制任務(wù)。STEP7將用戶(hù)編寫(xiě)的程序和數據維護在'塊'中,如功能塊FB、功能FC和數據塊DB等。
PLC采用循環(huán)掃描的方式執行用戶(hù)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(méi)有保持功能的位存儲器、定時(shí)器、計數器,清除中斷堆棧和塊堆棧的內容,復位保存的硬件中斷等。
2. 執行'系統起動(dòng)組織塊'OB100,該組織塊可以自定義編程,實(shí)現一些初始化的工作;
3. 系統進(jìn)入周期掃描,并起動(dòng)循環(huán)時(shí)間監控;
4. CPU將輸出過(guò)程映像區的數據寫(xiě)入輸出模塊;
5. 讀取輸入模塊的狀態(tài),并寫(xiě)入輸入過(guò)程映像區;
6. CPU調用OB1,執行用戶(hù)程序,期間,根據需要可調用其他邏輯塊(FB、SFB、FC及SFC),來(lái)實(shí)現控制任務(wù);
7. 在循環(huán)結束時(shí),操作系統執行所有掛起的任務(wù),例如下載和刪除塊、接收和發(fā)送全局數據等;
8. CPU返回'第3步',重新啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監控。
9、在執行用戶(hù)程序的過(guò)程中,如果有中斷事件發(fā)生,當前執行的塊將暫停執行,轉而執行相應的組織塊,來(lái)響應中斷。該組織塊執行完成后,之前被暫停的塊將從中斷的地方繼續開(kāi)始執行。OB1具有很低的優(yōu)先級,除了OB90外,所有的組織塊都能中斷OB1。
二、過(guò)程映像區
PLC的存儲器中,特別設置了一片區域用來(lái)存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài),分別稱(chēng)之為輸入過(guò)程映像區和輸出過(guò)程映像區。在循環(huán)程序處理過(guò)程中,CPU不會(huì )直接訪(fǎng)問(wèn)I/O模塊,而是訪(fǎng)問(wèn)CPU內部的過(guò)程映像區。
所示,在整個(gè)掃描周期內,CPU會(huì )分配一段時(shí)間集中將輸出過(guò)程映像區的狀態(tài)傳送給輸出模塊。同樣,輸入模塊的狀態(tài)/數據也是集中、統一讀入輸入過(guò)程映像區。在程序的執行階段,CPU只和輸入/輸出過(guò)程映像區做數據交互,這樣做的好處是,即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生變化,輸入過(guò)程映像區的狀態(tài)也暫時(shí)不變,可防止程序執行時(shí)發(fā)生'紊亂';而給到輸出模塊的數據是'同時(shí)'的,也可有效避免執行機構的動(dòng)作序列的不同步。
對過(guò)程映像區的訪(fǎng)問(wèn)可以以位、字節、字以及雙字的方式進(jìn)行。
過(guò)程映像區直接尋址
所示,假設其為輸入過(guò)程映像區的一部分:
1.3即可訪(fǎng)問(wèn)到粉色部分的內容,即尋址一個(gè)位;
· IB0即可訪(fǎng)問(wèn)綠色部分的內容,即尋址一個(gè)字節;
· IW2:即可訪(fǎng)問(wèn)藍色部分的內容,即尋址一個(gè)字;
· ID4即可訪(fǎng)問(wèn)橙色部分的內容,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)間監控'之間的時(shí)間,它與用戶(hù)程序的復雜程度及CPU執行指令的速度有關(guān)。如下為315和416兩款CPU的指令執行速度,相比315,CPU416的執行速度快很多。
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(cháng)循環(huán)時(shí)間:
· 中斷
· 診斷和故障處理
· 測試和調試功能
· 通訊
· 傳送和刪除塊
· 壓縮用戶(hù)程序存儲器
· 讀/寫(xiě)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150ms。如果實(shí)際的循環(huán)時(shí)間超出設置的***大時(shí)間,CPU會(huì )調用組織塊OB80,在其中響應這個(gè)故障。如果OB80中未編寫(xiě)程序,CPU將轉入STOP模式。
400的CPU中還可以設置***小掃描周期,當用戶(hù)程序較為簡(jiǎn)單,使得循環(huán)時(shí)間太短時(shí),過(guò)程映像區會(huì )太過(guò)頻繁的刷新,設置***小掃描周期可以避免這種情況。
四、系統的響應時(shí)間
PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻到它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔,稱(chēng)之為系統的響應時(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(guò)RC濾波電路來(lái)過(guò)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)間常數決定了輸入濾波時(shí)間的長(cháng)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(lèi)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載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms,負載由通電到斷電時(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(lái)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2-3個(gè)掃描周期。
PLC總的響應延遲時(shí)間一般只有幾毫秒到幾十毫秒,對于一般的系統是無(wú)關(guān)緊要的。在一些特殊應用場(chǎng)合,要求輸入、輸出信號之間的滯后時(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