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上海斌勤電氣技術有限公司

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PLC 概念 4

CPU 的基本功能是監視現場輸入，并根據控制邏輯接通或斷開現場輸出設備。 本章介紹

了有關程序執行、使用的各種存儲器和存儲器如何保持等方面的一些概念。

4.1 控制邏輯的執行

CPU 連續執行程序中的控制邏輯和讀寫數據。基本操作非常簡單：

  CPU 讀取輸入狀態。

  存儲在 CPU 中的程序使用這些輸入評估控制邏輯。

  程序運行時，CPU 更新數據。

 CPU 將數據寫入輸出。

此圖顯示了電氣繼電器圖與 CPU 關

系的簡圖。在本例中，用于啟動電機

的開關的狀態與其它輸入的狀態相結

合。這些狀態的計算結果決定用于控

制電機啟動執行器的輸出的狀態。 

掃描周期中的任務

CPU 反復執行一系列任務。這種任務循環執行稱為掃描周期。用戶程序的執行與否取決

于 CPU 是處于 STOP 模式還是 RUN 模式。在 RUN 模式下，執行程序；在 STOP 模式

下，不執行程序。

表格 4- 1 CPU 在掃描周期中執行任務

掃描周期 說明

讀取輸入：CPU 將物理輸入的狀態復制到過程映像

輸入寄存器。

執行程序中的控制邏輯：CPU 執行程序指令，并將

值存儲到不同存儲區。

處理任何通信請求：CPU 執行通信所需的所有任

務。

執行 CPU 自檢診斷：CPU 確保固件、程序存儲器

和所有擴展模塊正確工作。

寫入輸出：將存儲在過程映像輸入寄存器的數值寫

入到物理輸出。

4.1.1 讀取輸入和寫入輸出

讀取輸入

數字量輸入： 每個掃描周期開始時，會讀取數字量輸入的電流值，然后將該值寫入到過

程映像輸入寄存器。

模擬量輸入：CPU 在正常掃描周期中不會讀取模擬量輸入值。而當程序訪問模擬量輸入

時，將立即從設備中讀取模擬量值。

寫入輸出

數字量輸出：掃描周期結束時，CPU 將存儲在過程映像輸出寄存器的值寫入數字量輸

出。

模擬量輸出：CPU 在正常掃描周期中不會寫入模擬量輸出值。而當程序訪問模擬量輸出

值時，將立即寫入模擬量輸出。

4.1.2 立即讀取或寫入 I/O

CPU 指令集提供立即讀取或寫入物理 I/O 的指令。這些立即 I/O 指令可用來直接訪問實

際輸出或輸入點，即使映像寄存器通常用作 I/O 訪問的源地址或目的地址。使用立即指令

來訪問輸入點時，不改變相應過程映像輸入寄存器單元。使用立即指令來訪問輸出點時，

將同時更新相應過程映像輸出寄存器單元。

說明

讀取模擬量輸入時，可立即讀取到相應的值。向模擬量輸出寫入值時，會立即更新該輸

出。

在程序執行期間，使用過程映像寄存器比直接訪問輸入或輸出點更有優勢。使用映像寄存

器共有三個原因：

  在掃描開始時對所有輸入進行采樣可在掃描周期的程序執行階段同步和凍結輸入值。

程序執行完成后，使用映像寄存器中的值更新輸出。這樣會使系統更穩定。

  程序訪問映像寄存器的速度比訪問 I/O 點的速度快得多，從而可以更快地執行程序。

  I/O 點是位實體，必須以位或字節的形式訪問，但可以采用位、字節、字或雙字的形

式訪問映像寄存器。因此，映像寄存器更為靈活。

4.1.3 執行用戶程序

在掃描周期的執行階段，CPU 執行主程序，從第一條指令開始并繼續執行到最后一個指

令。 在主程序或中斷例程的執行過程中，使用立即 I/O 指令可立即訪問輸入和輸出。

如果在程序中使用子例程，則子例程作為程序的一部分進行存儲。 主程序、另一個子例

程或中斷例程調用子例程時，執行子例程。 從主程序調用時子例程的嵌套深度是 8 級，

從中斷例程調用時嵌套深度是 4 級。

如果在程序中使用中斷，則與中斷事件相關的中斷例程將作為程序的一部分進行存儲。

在正常掃描周期中并不一定執行中斷例程，而是當發生中斷事件時才執行中斷例程（可以

是掃描周期內的任何時間）。