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CPU讀寫存放在I/O映像寄存器的PLC程序

?在分析PLC工作方式之前，分析一下繼電器控制系統(tǒng)的工作方式。一種繼電器控制系統(tǒng)如圖2-7所示，它有三條支路。當(dāng)按下按鈕SB1，中間繼電器K得電，中間繼電器K的常開觸點閉合，接觸器KM1、KM2同時得電動作，所以，繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。

??1.PLC工作原理

??與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC的工作原理是建立在計算機工作原理基礎(chǔ)上的，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。CPU是以分時操作方式來處理各項任務(wù)的，計算機在每一瞬間只能做一件事，所以，程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動作，在時間上形成串行工作方式。PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。用PLC實現(xiàn)圖2-7繼電器控制系統(tǒng)的功能，如圖2-8所示。CPU從條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。由于CPU運算速度，各電器的動作似乎是同時完成的，但實際I/O的響應(yīng)是有滯后的。圖2-8中，左邊是PLC的輸入端，PLC采集現(xiàn)場的各種控制信息。右邊是PLC的輸出端，將程序執(zhí)行的結(jié)果按照順序完成相應(yīng)的電器動作。在PLC的存儲器中，

??圖2-8用PLC實現(xiàn)功能控制系統(tǒng)簡圖

??設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。CPU以字節(jié)(8位)為單位來讀寫I/O映像寄存器。PLC采集輸入信號有兩種方式:

??(1)集中采樣輸入方式一般在掃描周期的開始或結(jié)束將所有輸入信號(輸入元件的通/斷狀態(tài))采集并存放到輸入映像寄存器(PII)中。當(dāng)外接的輸入電路閉合時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的常開觸點閉合。反之，外接電路斷開時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的常開觸點斷開，常閉觸點接通。執(zhí)行用戶程序所需輸入狀態(tài)均在輸入映像寄存器中取用，而不是實際的I/O點。

??(2)立即輸入方式隨程序的執(zhí)行需要哪一個輸入信號就直接從輸入端或輸入模塊取用這個輸入狀態(tài)，如“立即輸入指令”就是這樣。此時，輸入映像寄存器的值未被更新，到下一次集中采樣輸入時才變化。

??同樣，PLC對外部的輸出控制也有集中輸出和立即輸出兩種方式。集中輸出方式在執(zhí)行用戶程序時不是得到一個輸出結(jié)果就向外輸出一個，而是把執(zhí)行用戶程序所得的所有輸出結(jié)果，先后全部存放在輸出映像寄存器(PIQ)中，執(zhí)行完用戶程序后所有輸出結(jié)果一次性向輸出端或輸出模塊輸出，使輸出部件動作。這樣做的好處在于:程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定，同時，用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點快得多，提高了程序執(zhí)行速度。立即輸出方式是在執(zhí)行用戶程序時將該輸出結(jié)果立即向輸出端或輸出模塊輸出，如“立即輸出指令”就是這樣，此時輸出映像寄存器的內(nèi)容也更新。

??PLC對I/O信號的傳送還有其他方式。例如，有的PLC采用I/O刷新指令，在需要的地方設(shè)置這類指令，可對此時的全部或部分輸入點信號讀入一次，以刷新輸入映像寄存器內(nèi)容；或?qū)⒋藭r的輸出結(jié)果立即向輸出端或輸出模塊輸出。又如，有的PLC上有I/O的禁止功能，實際上是關(guān)閉了I/O傳送服務(wù)，這意味著此時的I/O信號不讀入、也不輸出、

??PLC有RUN 和STOP兩種工作模式:在RUN模式下，通過執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制功能；在STOP模式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，并將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到PLC。如果有致命錯誤，在消除它之前不允許從STOP模式進(jìn)入RUN模式。PLC操作系統(tǒng)存儲非致命錯誤，供用戶檢查，但不會從RUN 模式自動進(jìn)入STOP模式。

??可以用模式開關(guān)來改變工作模式。CPU模塊上的模式開關(guān)在STOP位置時，將停止用戶程序的運行:在RUN位置時，將啟動用戶程序的運行。模式開關(guān)在STOP或TERM(Terminal，終端)位置時，電源通電后CPU自動進(jìn)入STOP模式:在RUN 位置時，電源通電后自動進(jìn)入RUN 模式。

高速計數(shù)器定義指令(HDEF)選擇指定高速計數(shù)器HSCx的操作模式。模式選擇定義高速計數(shù)器的時鐘、方向、開始和重設(shè)功能。可以將一個高速計數(shù)器定義指令用于每個高速計數(shù)器。高速計數(shù)器指令如圖5-63所示。

??設(shè)置ENO=0的錯誤條件:0003(輸入點沖突)；0004(中斷中的非法的指令):000A(HSC重新定義)。

??高速計數(shù)器指令

??高速計數(shù)器(HSC)指令基于HSC特殊內(nèi)存位的狀態(tài)以配置和控制高速計數(shù)器。參數(shù)N指定高速計數(shù)器數(shù)目。高速計數(shù)器指令可以配置為Zui多12種不同的操作模式。

??每個計數(shù)器有用于時鐘、方向控制、重設(shè)和啟動的輸入。對于雙相計數(shù)器，兩個時鐘都可以在Zui大計數(shù)率下運行。在倍數(shù)模式下，可以選擇1倍(1x)或4倍(4x)Zui大計數(shù)率。所有運行在Zui大計數(shù)率的計數(shù)器不會互相干擾。高速計數(shù)器指令的有效操作數(shù)見表5-20。

??設(shè)置ENO=0的錯誤條件:0001(HSC在HDEF前):0005(同時HSC/PLS)。

??高速計數(shù)器常作為鼓式定時器的驅(qū)動器，在定時器中，以恒定速度旋轉(zhuǎn)的軸安裝有遞增轉(zhuǎn)軸編碼器。軸編碼器提供每轉(zhuǎn)的指定計數(shù)數(shù)字，重設(shè)脈沖在每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一次。時鐘和來自軸編碼器的重設(shè)脈沖提供到高速計數(shù)器的輸入。

??高速計數(shù)器用第一個幾次預(yù)置載入，期望的輸出在當(dāng)前計數(shù)小于當(dāng)前預(yù)置的時間期間激活。安裝計數(shù)器以在當(dāng)前計數(shù)等于預(yù)置以及重設(shè)產(chǎn)生時提供中斷。當(dāng)每個當(dāng)前計數(shù)數(shù)值等于預(yù)置數(shù)值中斷事件產(chǎn)生時，載入新的預(yù)置，設(shè)置下一個輸出狀態(tài)。當(dāng)重設(shè)中斷事件產(chǎn)生時，設(shè)置第一個預(yù)置和第一個輸出狀態(tài)，重復(fù)周期。

??因為中斷發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高速計數(shù)器的計數(shù)率，所以，可以實現(xiàn)高速操作的jingque控制，而對全部的PLC掃描循環(huán)影響相當(dāng)小。連接中斷的方法，允許每次載入新預(yù)置在獨立的中斷程序中完成以便易于狀態(tài)控制。此外，所有中斷事件也可以在單個中斷程序中處理。

??不同類型的高速計數(shù)器

??所有計數(shù)器功能對于同樣的計數(shù)器操作模式是一樣的。有4種基本計數(shù)器類型:單相計數(shù)器帶有內(nèi)部方向控制，單相計數(shù)器帶有外部方向控制，雙相計數(shù)器帶有兩個時鐘輸入和AB相正交計數(shù)器。注意每種模式不能為每個計數(shù)器所支持，可以使用每種類型:沒有重設(shè)或啟動輸入、有重設(shè)和沒有啟動、或啟動和重設(shè)輸入都有。

??對于高速計數(shù)器，必須注意以下3點:

??(1)當(dāng)激活重設(shè)輸入時，它清除當(dāng)前值并保持清除直到取消激活重設(shè)。

??(2)當(dāng)激活啟動輸入時，就允許計數(shù)器計數(shù)。取消激活啟動的同時，計數(shù)器的當(dāng)前值保持為常量，時鐘事件忽略。

??(3)如果重設(shè)激活而啟動非現(xiàn)用，重設(shè)被忽略，而當(dāng)前值不變。如果啟動輸入成為現(xiàn)用，而重設(shè)輸入為現(xiàn)用，當(dāng)前值被清除。

??在使用高速計數(shù)器前，須使用HDEF指令(高速計數(shù)器定義)選擇計數(shù)器模式。使用第一個掃描內(nèi)存位SM0.1(此位在第一次掃描時接通，然后斷開)，來調(diào)用包含HDEF指令的子程序。

??高速計數(shù)器編程

??1.高速計數(shù)器編程概述

??使用高速計數(shù)器指令向?qū)渲糜嫈?shù)器。向?qū)Оㄏ铝行畔?計數(shù)器的類型和模式、計數(shù)器預(yù)設(shè)值、計數(shù)器當(dāng)前值和初始計數(shù)方向。要啟動高速計數(shù)器指令向?qū)?，選擇工具(Tools)>指令向?qū)?InstructionWizard)菜單命令，然后從指令向?qū)Т翱谶x擇高速計數(shù)器指令。

??對高速計數(shù)器編程，進(jìn)行以下設(shè)置:

??(1)定義計數(shù)器和模式；

??(2)設(shè)置控制字節(jié)；

??(3)設(shè)置當(dāng)前值(起始值)；

??(4)設(shè)置預(yù)設(shè)值(目標(biāo)數(shù)值)；

??(5)分配和啟用中斷程序；

??(6)激活高速計數(shù)器。

??2.定義計數(shù)器模式和輸入

??使用高速計數(shù)器定義指令來定義計數(shù)器模式和輸入。

??與高速計數(shù)器有關(guān)的時鐘、方向控制、重設(shè)和啟動功能的輸入，見表5-21.同樣的輸入不能用于兩種不同的功能，但沒有被其高速計數(shù)器的顯示模式使用的輸入可以用于其他用途。例如，如果HSC0正被用于模式1，它使用I0.0和I0.2，I0.1可用于HSC3的邊沿中斷。