西门子plc系列

与数字处理器（DPU）交换信息任务。一般大中型可编程序控制器多为双处理器系统。一个是字节处理器CPU，另一个是位处理器DPU。CPU是系统的主处理器，由它处理字节操作指令，控制系统总线，统一管理各种接口和输入/输出单元。DPU是系统的从处理器，它的作用是处理位操作指令，协助主处理器加快整个系统的处理速度。当可编程序控制器为双处理器系统时，就会有与数字处理器交换信息的任务。该任务主要是数字处理器DPU的寄存器信息与主系统的寄存器信息和开关量信息的交换。这个任务占用的时间随信息交换量而变化。在一般小型可编程序控制器中是没有这个任务的。

（4）与外部设备接口交换信息任务。该任务主要是可编程序控制器与上位计算机、其他可编程序控制器或一些终端设备，如彩色图形显示器、打印机等设备进行信息交换。这一任务的大小和占用时间的长短随主机外接设备的数量和数据通信量而变化。如果没有连接外部设备，则该任务跳过。

（5）执行用户程序任务。用户程序是由用户根据实际应用情况而编制的程序，存放在RAM或EPROM中。可编程序控制器在每个扫描周期都要把用户程序执行一遍，用户程序的执行是按用户程序的实际逻辑关系结构由前向后逐步扫描处理的，并把运行结果装入输出信号状态暂存区中，系统的全部控制功能都在这一任务中实现。

（6）输入/输出任务。可编程序控制器内部开辟了两个暂存区：输入信号状态暂存区和输出信号状态暂存区。用户程序从输入信号状态暂存区中读取输入信号状态，运算处理后将结果放入输出信号状态暂存区中。输入/输出状态暂存区与实际输入/输出单元的信息交换是通过输入/输出任务实现的。输入/输出任务还包括对输入/输出扩展接口的操作，通过输入/输出扩展接口实现主机的输入/输出状态暂存区与简单输入/输出扩展环节中的输入/输出单元或与智能型输入/输出扩展环节中的输入/输出状态暂存区之间的信息交换。可编程序控制器在每个扫描周期都执行该任务。2.可编程序控制器的输入/输出过程

可编程序控制器的工作方式是周期扫描方式，所以其输入/输出过程是定时进行的，即在每个扫描周期内只进行一次输入和输出的操作。在输入操作时，首先启动输入单元，把现场信号转换成数字信号后全部读入，然后进行数字滤波处理，*后把有效值放入输入信号状态暂存区；在输出操作时，首先把输出信号状态暂存区中的信号全部送给输出单元，然后进行传送正确性检查，*后启动输出单元把数字信号转换成现场信号输出给执行机构。对用户程序而言，要处理的输入信号是输入信号状态暂存区的信号，而不是实际的信号。运算处理后的输出信号被放入输出信号状态暂存区，而不直接输出到现场，所以在用户程序执行的这一周期内，其处理的输入信号不再随现场信号的变化而变化；与此同时，虽然输出信号状态暂存区中的信号随程序执行的结果不同而不断变化，但是实际的输出信号是不变的，在输出过程中，只有*后一次操作结果对输出信号起作用。可编程序控制器周期性的输入/输出处理方式对一般控制对象而言是能够满足的，但是对那些要求响应时间小于扫描周期的控制系统则不能满足，这时可以用智能输入/输出单元或专门的软件指令通过与扫描周期脱离的方式来解决。3.可编程序控制器的中断输入处理过程

编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，促进了它们的发展。1.国外可编程序控制器的发展

从控制功能来分，可编程序控制器的发展经历了下列4个阶段。

第一阶段从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期，是可编程序控制器的初创阶段。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和计时/计数运算，它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，它的控制功能较简单。典型产品有MODICON公司的084、ALLEN-BRADLEY公司的PDQII、DEC公司的PDP-14、日本日立公司的SCY-022等。由于这些产品主要完成逻辑运算功能，因此被称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），缩写为PLC。

第二阶段从20世纪70年代中期到20世纪70年代末期，是可编程序控制器的扩展阶段，这一阶段产品的主要控制功能得到了较大的发展。例如，扩展了模拟量的运算等功能。它的发展主要来自两方面：从可编程序控制器发展而来的控制器，它的主要功能是逻辑运算，同时扩展了其他运算功能；而从模拟仪表发展而来的控制器，其功能主要是模拟运算，同时扩展了逻辑运算功能。因此，按习惯的分类方法，前者被称为可编程序逻辑控制器，或PLC，后者被称为单回路或多回路控制器。可编程序控制器的名称缩写为PC（Programmable Controller），但为了与个人计算机（Personal Computer）的缩写相区别，通常还是把可编程序控制器简称为PLC。这一阶段的产品有MODICON公司的184、284、384，西门子公司的SYMATIC S3系列，富士电机公司的SC系列等产品。

可编程序控制器的中断输入处理方法同一般计算机系统基本相同，即当有中断申请信号输入后，系统要中断正在执行的相关程序而转向执行中断子程序；当有多个中断源时，它们将按中断的优先级有一个先后顺序的排队处理。系统可以通过程序设定中断允许或禁止中断。可编程序控制器对中断的响应不是在每条指令执行结束后进行的，而是在扫描周期内某一个任务完成后进行。

可编程序控制器也可以配接打印机等外部设备，用于打印记录过程参数、系统参数及报警事故记录表等。

可编程序控制器还可以配置其他外部设备。例如，配置盒式磁带机或磁盘驱动器，用于存储用户的应用程序和数据；配置EPROM写入器，用于将程序写入EPROM中。

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可编程序控制器除了硬件系统外还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可，共同构成可编程序控制器。可编程序控制器的软件系统由系统程序（又称系统软件）和用户程序（又称应用软件）两大部分组成。1.系统程序

系统程序由可编程序控制器的制造厂编制，固化在PROM或EPROM中，安装在可编程序控制器上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。

1）系统管理程序

系统管理程序的主要功能如下。

（1）时间分配的运行管理，即控制可编程序控制器输入/输出运算、自检及通信时序。

（2）存储空间的分配管理，即生成用户环境，规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。

（3）系统的自检程序，即对系统进行出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个可编程序控制器能正确、有效地工作。

2）用户指令解释程序

用户指令解释程序将用户用各种编程语言（梯形图、语句表等）编制的应用程序翻译成中央处理单元能执行的机器指令。

3）供系统调用的标准程序模块

供系统调用的标准程序模块是由许多独立的程序块组成的，各自完成包括输入、输出、特殊运算等不同的功能。可编程序控制器的各种具体工作都由这部分完成。

由于通过改进系统程序可以在不改变硬件系统的情况下大大改善可编程序控制器的性能，所以制造厂商对系统程序的编制极为重视，其产品的系统程序也在不断升级和完善。2.用户程序

用户程序是根据生产过程控制的要求由用户使用制造厂商提供的编程语言自行编制的应用程序。用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量运算程序、闭环控制程序和操作站系统应用程序等。