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PLC系统存储器和用户存储器的区别

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在 ROM内，用户不可以访问和修改。系统程序相当于 PC的操作系统，它关系到PLC的性能，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序、系统监控程序、标准程序模块与系统调用以及各种系统参数等。其中，系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分:第一部分为系统管理程序，主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成I/O及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

  用户存储器包括用户程序存储器(程序区)、功能存储器(数据区)和参数区。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序;用户程序存储器根据需要可选择不同的存储器单元类型。用户功能存储器是用来存放(记忆)用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。参数区主要存放CPU组态数据，例如，I/OCPU组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。

  PLC通常使用以下几种物理存储器:

  (1)随机存取存储器(RAM)用户可以用编程装置读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM，RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。在关断PLC的外部电源后，可以用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据。锂电池可以用1年~3年，需要更换锂电池时，由PLC发出信号，通知用户。现在部分PLC仍用RAM来储存用户程序。

  (2)只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出，不能写入，它是非易失性的，电源切断后，仍能保存储存的内容。ROM用来存放PLC的系统程序。

  (3)电擦除可编程的只读存储器(EEPROM)EEPROM是非易失性的，可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，将信息写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重要数据，存储器的信息可保留10年以上。

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CPU读写存放在I/O映像寄存器的PLC程序

在分析PLC工作方式之前，分析一下继电器控制系统的工作方式。一种继电器控制系统如图2-7所示，它有三条支路。当按下按钮SB1，中间继电器K得电，中间继电器K的常开触点闭合，接触器KM1、KM2得电动作，继电器控制系统采用的是并行工作方式。

  1.PLC工作原理

  与继电器控制系统相比，PLC的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，程序的执行是按程序顺序依次完成相应各电器的动作，在时间上形成串行工作方式。PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。用PLC实现图2-7继电器控制系统的功能，如图2-8所示。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。由于CPU运算速度极高，各电器的动作似乎是完成的，但实际I/O的响应是有滞后的。图2-8中，左边是PLC的输入端，PLC采集现场的各种控制信息。右边是PLC的输出端，将程序执行的结果按照顺序完成相应的电器动作。在PLC的存储器中，

  图2-8用PLC实现功能控制系统简图

  设置了一片区域来存放输入信号和输出信号，分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。CPU以字节(8位)为单位来读写I/O映像寄存器。PLC采集输入信号有两种方式:

  (1)集中采样输入方式一般在扫描周期的开始或结束将所有输入信号(输入元件的通/断状态)采集并存放到输入映像寄存器(PII)中。当外接的输入电路闭合时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的常开触点闭合。外接电路断开时，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的常开触点断开，常闭触点接通。执行用户程序所需输入状态均在输入映像寄存器中取用，而不是实际的I/O点。

  (2)立即输入方式随程序的执行需要哪一个输入信号就直接从输入端或输入模块取用这个输入状态，如“立即输入指令”就是这样。此时，输入映像寄存器的值未被更新，到下一次集中采样输入时才变化。

  同样，PLC对外部的输出控制也有集中输出和立即输出两种方式。集中输出方式在执行用户程序时不是得到一个输出结果就向外输出一个，而是把执行用户程序所得的所有输出结果，先后全部存放在输出映像寄存器(PIQ)中，执行完用户程序后所有输出结果一次性向输出端或输出模块输出，使输出部件动作。这样做的好处在于:程序执行阶段的输入值是固定的，程序执行完后再用输出映像寄存器的值更新输出点，使系统的运行更加稳定，用户程序读写I/O映像寄存器比读写I/O点快得多，提高了程序执行速度。立即输出方式是在执行用户程序时将该输出结果立即向输出端或输出模块输出，如“立即输出指令”就是这样，此时输出映像寄存器的内容也更新。

  PLC对I/O信号的传送还有其他方式。例如，有的PLC采用I/O刷新指令，在需要的地方设置这类指令，可对此时的全部或部分输入点信号读入一次，以刷新输入映像寄存器内容；或将此时的输出结果立即向输出端或输出模块输出。又如，有的PLC上有I/O的禁止功能，实际上是关闭了I/O传送服务，这意味着此时的I/O信号不读入、也不输出、

  PLC有RUN 和STOP两种工作模式:在RUN模式下，通过执行用户程序来实现控制功能；在STOP模式，CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。如果有致命错误，在消除它之前不允许从STOP模式进入RUN模式。PLC操作系统存储非致命错误，供用户检查，但不会从RUN 模式自动进入STOP模式。

  可以用模式开关来改变工作模式。CPU模块上的模式开关在STOP位置时，将停止用户程序的运行:在RUN位置时，将启动用户程序的运行。模式开关在STOP或TERM(Terminal，终端)位置时，电源通电后CPU自动进入STOP模式:在RUN 位置时，电源通电后自动进入RUN 模式。

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