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PLC存儲(chǔ)器單元的結(jié)構(gòu)及作用

存儲(chǔ)器（內(nèi)存）一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器單元( Memory Unit)，它的參數(shù)有存儲(chǔ)容量和存取時(shí)間，按照物理性能分為隨機(jī)存儲(chǔ)器( Random Assess Memory，RAM)和只讀存儲(chǔ)器(Read only Memory，ROM)。存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)c

    隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM，讀／寫(xiě)存儲(chǔ)）為重要，存取速度快，是由一系列寄存器陣組成的，每位寄存器可以代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，在剛開(kāi)始工作時(shí)，它的狀態(tài)是隨機(jī)的，只有經(jīng)過(guò)置“1”或清“0”的操作后，它的狀態(tài)才確定。若關(guān)斷電源，則狀態(tài)丟失，這種存儲(chǔ)器可以進(jìn)行讀、寫(xiě)操作，主要用來(lái)存儲(chǔ)I/O狀態(tài)和計(jì)數(shù)器、定時(shí)器以及系統(tǒng)組態(tài)的參數(shù)。為防止斷電后數(shù)據(jù)丟失，可由鋰電池支持進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，一般可存5年，電池電壓降低時(shí)欠電壓指示燈發(fā)光，提醒用戶更換電池。

    只讀存儲(chǔ)器(ROM)是一種只能讀取而不能寫(xiě)入資料的記憶體，一般存放基本程序和數(shù)據(jù)。在制造ROM的時(shí)候，信息（數(shù)據(jù)或程序）就被存入并保存，即使機(jī)器掉電，這些數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，信息可保留10年左右。只讀存儲(chǔ)器有兩種，一種是不可擦除ROM，信息只能寫(xiě)入一次、不能改寫(xiě)；另一種是信息可擦除并重寫(xiě)ROM，如EPROM，紫外線照射EPROM芯片透明窗口，能擦除其全部?jī)?nèi)容還有一種E2PROM，也稱為EEPROM，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電擦除和寫(xiě)入。

    鐵電存儲(chǔ)器(Ferroelectric Random Assess Memoery，FRAM)，是利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的非易失性存儲(chǔ)器。鐵電存，能兼容RAM的一切功能，能夠像普通ROM一樣使用，具有非易失性的存儲(chǔ)特性。它在兩類存儲(chǔ)類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁，是一種非易失性的RAM。

    各種PLC的大尋址空間是不同的，但PLC存儲(chǔ)空間按用途不同都可分為以下三個(gè)區(qū)域。

    1．系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)

    系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著PLC廠商編寫(xiě)的系統(tǒng)監(jiān)控程序，包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序以及各種系統(tǒng)參數(shù)等，由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序相當(dāng)于PLC的操作系統(tǒng)，和硬件一起決定了PLC的性能。

    2．系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)

    系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映像區(qū)、參數(shù)區(qū)以及系統(tǒng)各類軟設(shè)備，如邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等的存儲(chǔ)區(qū)。

    (1)I/O映像區(qū)：存儲(chǔ)單元(RAM)中存放I/O狀態(tài)和數(shù)據(jù)的區(qū)域稱作I/O映像區(qū)，一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit)，一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字( 16bit)。整個(gè)I/O映像區(qū)包括開(kāi)關(guān)量I/O映像區(qū)、模擬量I/O映像區(qū)。

    (2)參數(shù)區(qū)：存放CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，如果在編程軟件或其他編程工具上未進(jìn)行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默認(rèn)值進(jìn)行自動(dòng)配置。

    (3)系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)：PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備如邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等的存儲(chǔ)區(qū)，分為失電保持存儲(chǔ)區(qū)和無(wú)失電保持存儲(chǔ)區(qū)。

    邏輯線圈與開(kāi)關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，類似于繼電控制中的中間繼電器。數(shù)據(jù)寄存器與模擬量I/O一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16 bit)。

    3．用戶程序存儲(chǔ)區(qū)

    用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編寫(xiě)的控制被控對(duì)象的應(yīng)用程序，為調(diào)試、修改方便，先存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)中，經(jīng)運(yùn)行考核、修改完善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再固化到EPROM中，替代RAM。

    PLC是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。在廣義上，PLC也是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的I/O接口、更適用于控制要求的編程語(yǔ)言，更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本相同，主要由*處理單元、存儲(chǔ)器、電源、輸入／輸出單元、接口單元及處理設(shè)備組成。

    與通用微型計(jì)算機(jī)一樣，*處理單元（Central Processing Unit，CPU）又稱為微處理機(jī)，是PLC的核心部分、控制中樞，由微處理器和控制接口電路組成，包括三個(gè)部分：時(shí)序控制電路、算術(shù)邏輯運(yùn)算器、存儲(chǔ)器。但CPU中的存儲(chǔ)器指的是暫存器(Register)，而不是RAM或ROM。CPU接至外部的線路有控制、地址、數(shù)據(jù)三種線路，CPU處理來(lái)自輸入單元的資料，處理完畢后再交由輸出單元輸出。CPU風(fēng)扇用來(lái)散熱，增加CPU的執(zhí)行效率。

    PLC常用的微處理器主要有通用微處理器(280、8086、80286)、單片微處理器(8031、8096)、位片式微處理器(AMD29W)三類，一般小型PLC多采用8位微處理器或單片機(jī)(280A、8085、8031)；中型PLC多采用16位微處理器或單片機(jī)(Inte18086、Inte196)；大型PLC多采用高速位片式微處理器或32位字長(zhǎng)的單片機(jī)。PLC可由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)、三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，甚至于由8個(gè)CPU進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，平均*工作時(shí)間達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)。

    控制接口電路是微處理器與主機(jī)內(nèi)部其他單元進(jìn)行聯(lián)系的部件，主要有數(shù)據(jù)緩沖、單元選擇、信號(hào)匹配、中斷管理等功能。微處理器通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)與各個(gè)內(nèi)部單元之間的可靠的信息交換和的時(shí)序配合。

    暫存器(Regster)設(shè)于CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，用來(lái)暫存資料；累加器用來(lái)存放運(yùn)算的結(jié)果；程式計(jì)數(shù)器用來(lái)存放下一個(gè)要執(zhí)行指令的位置；指令暫存器用來(lái)暫存從存儲(chǔ)器中提取的運(yùn)算碼，以便送到解碼；旗標(biāo)暫存器用來(lái)顯示CPU的狀態(tài)或運(yùn)算結(jié)果：存儲(chǔ)器地址暫存器用來(lái)儲(chǔ)存要存取的指令或資料的地址；存儲(chǔ)器資料暫存器用來(lái)儲(chǔ)存由主存儲(chǔ)器存人或取出的資料。

    在PLC中，CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。
每個(gè)步程序段必須由“SNXT (009)N”指令開(kāi)頭，且緊隨一條“STEP (008)N”指令，其中控制位N相同。這兩條指令后面是該步程序段。步程序段的編寫(xiě)與一般編程一樣。

    在整個(gè)步程序段都編輯完畢，需要增加一條“SNXT (009)N”指令，該N位無(wú)特定意義，可用任何未被系統(tǒng)使用的過(guò)的工作位號(hào)，并在其之后緊跟一條不帶控制位的“STEP(008)”指令，表示系列步程序段的結(jié)束。

    應(yīng)注意的是：

    1)一個(gè)周期中不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的步程序段同時(shí)執(zhí)行。

    2) SNXT指令和STEP指令不能置于子程序、中斷程序或塊程序段中。

    3)不能在步程序段內(nèi)使用的指令如下：

    ①時(shí)序控制指令：END、IL和ILC、JMP和JME、JMP0和JME0、CJP和CJPN。

    ②子程序定義和返回指令：SBN和RET。

  （一）步啟動(dòng)指令SNXT

    在STEP指令之前配置，通過(guò)對(duì)的工序（步）編號(hào)進(jìn)行OFF→ON，來(lái)運(yùn)行該工序（步）程序（使該工序步進(jìn)）。CPU執(zhí)行到每個(gè)步程序段開(kāi)頭的“SNXT (009)N”指令，當(dāng)在SNXT指令之前已存在某一步程序時(shí)，它將結(jié)束前一步（N-1）的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而置下一步程序的控制位為1，執(zhí)行下一步的程序，并復(fù)位前一步使用的定時(shí)器、數(shù)據(jù)區(qū)。此時(shí)前一步使用的定時(shí)器、數(shù)據(jù)區(qū)的狀態(tài)為：

    1)用OUT、OUT NOT指令的繼電器為OFF。

    2)定時(shí)器復(fù)位。

    3)其他保持。

    SNXT (009)指令可以放在步進(jìn)程序開(kāi)始、中間和結(jié)束。

    （二）步定義指令STEP

    步定義STEP指令緊隨步啟動(dòng)SNXT指令之后。它有如下兩層含義：

    (1)帶操作數(shù)的STEP (008)指令位于整個(gè)步進(jìn)程序的開(kāi)始或中間，在SNXT指令之后，各工序之前配置，表示工序編號(hào)的工序開(kāi)始。它是用來(lái)定義緊隨此指令之后的步程序開(kāi)始，它的操作數(shù)是該步進(jìn)程序的控制位。

    (2)不帶操作數(shù)的STEP (008)指令在后一個(gè)SNXT指令之后，整體步程序的后配置，表示這一系列步進(jìn)程序塊終止。

    （三）單步啟動(dòng)標(biāo)志A200.12

    當(dāng)STEP (008)指令定義某一步程序段開(kāi)始時(shí)，單步啟動(dòng)標(biāo)志A200.12  ON  1個(gè)掃描周期。A200. 12常被用于復(fù)位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。

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