深度剖析PLC中断程序设计要点与挑战 (深度剖析拼音)

深度剖析PLC中断程序设计要点与挑战

一、引言

随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）作为工业控制领域的核心设备，其性能和应用范围也在持续提高。
PLC程序设计是确保自动化生产线高效稳定运行的关键环节。
其中，中断程序设计是PLC程序设计中不可或缺的一部分，涉及到实时响应、数据处理、系统资源分配等方面。
本文将深度剖析PLC中断程序设计的要点与挑战，帮助读者更好地理解和掌握相关知识。

二、PLC中断程序设计概述

PLC中断程序设计是指当PLC在执行程序过程中，遇到外部或内部事件触发时，暂停当前任务，转而执行特定中断服务程序的过程。
中断程序设计广泛应用于各种工业控制场合，如输入输出响应、故障处理、实时数据采集等。
PLC中断程序设计的主要目标是确保系统能够实时响应和处理各种突发情况，保证生产线的安全性和稳定性。

三、PLC中断程序设计要点

1. 中断源识别与分类

PLC中断源包括外部中断和内部中断两大类。
外部中断主要来源于输入输出设备、传感器等，而内部中断则来源于PLC内部事件，如定时器中断、计数器中断等。
在中断程序设计过程中，需要明确识别各种中断源，并根据实际需求进行分类处理。

2. 中断优先级设置

不同中断源的中断请求具有不同的优先级。
为了确保系统能够及时处理紧急事件，需要合理设置中断优先级。
优先级高的中断可以抢占资源，优先处理，而优先级低的中断则需要等待。

3. 中断服务程序设计

中断服务程序是PLC中断程序设计的核心部分，用于处理各种中断事件。
在设计中，需要充分考虑中断服务程序的流程、资源分配、数据处理等方面。
同时，还需要确保中断服务程序能够在有限时间内完成处理，避免影响主程序的运行。

4. 中断返回与恢复

当中断服务程序执行完毕后，需要返回主程序并恢复主程序的执行环境。
在中断返回过程中，需要确保现场数据的完整性，避免数据丢失或混乱。
同时，还需要合理处理中断返回后的程序恢复问题，确保生产线能够继续稳定运行。

四、PLC中断程序设计挑战

1. 实时性与性能平衡

PLC中断程序设计需要实现实时响应与处理，以确保生产线的安全性和稳定性。
过多的中断请求可能导致系统性能下降，影响主程序的运行效率。
因此，如何在保证实时性的同时，提高系统性能是一个重要挑战。

2. 中断嵌套与优先级反转问题

在复杂工业控制场合中，可能存在多个中断同时发生的情况。
为了解决这一问题，PLC支持中断嵌套功能，即在一个中断服务程序执行过程中，可以响应更高优先级的中断请求。
不当的中断嵌套设计可能导致优先级反转问题，影响系统的正常运行。
因此，如何合理设计中断嵌套机制是一个重要挑战。

3. 资源共享与冲突问题

PLC中断程序设计过程中，需要合理分配系统资源，如输入输出端口、内存等。
多个中断同时请求资源时，可能导致资源共享与冲突问题。
为了解决这一问题，需要采用有效的资源分配策略，确保资源的合理分配与利用。

五、结语

PLC中断程序设计是PLC程序设计中不可或缺的一部分，涉及到实时响应、数据处理、系统资源分配等方面。
本文深度剖析了PLC中断程序设计的要点与挑战，包括中断源识别与分类、中断优先级设置、中断服务程序设计、中断返回与恢复以及实时性与性能平衡、中断嵌套与优先级反转问题、资源共享与冲突问题等挑战。
希望本文能够帮助读者更好地理解和掌握PLC中断程序设计相关知识。

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PLC控制器的组成及主要的原理？

CPU存储器输入接口电路输出接口电路键盘与显示器还可外接存储器也属于单片机```就是一种小型的``集成的计算机一样的```工作就像是计算机控制打印机````它就一些机器``电路``什么的``一些资料你看看吧PLC系统组成及各部分的功能 一．系统组成。 二．各部分的作用。 1． CPU运算和控制中心 起“心脏”作用。 纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后CPU根据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。 横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。 然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。 把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成：CPU由控制器、运算器和寄存器组成。 这些电路集成在一个芯片上。 CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。 2． 存储器 具有记忆功能的半导体电路。 分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。 由只读存储器、ROM组成。 厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。 由随机存取存储器（RAM）组成。 用户使用的。 断电内容消失。 常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5年。 3．输入/输出接口 （1）输入接口： 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。 在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。 当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。 向内部电路输入信号。 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。 （2）输出接口 PLC的继电器输出接口电路 工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。 当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。 也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。 三种类型： 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载 晶体管输出：无触点、寿命长、直流负载 晶闸管输出：无触点、寿命长、交流负载 4．编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，方便。 我们实验室使用的就是手持编程器。 二种是通过PLC的RS232口。 与计算机相连。 然后敲击键盘。 通过NSTP-GR软件（或WINDOWS下软件）向PLC内部输入程序。 第二节 PLC的基本工作原理 一．PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 1．每次扫描过程。 集中对输入信号进行采样。 集中对输出信号进行刷新。 2．输入刷新过程。 当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。 只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5．扫描周期的长短由三条决定。 （1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数 6．由于采用集中采样。 集中输出的方式。 存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 二．PLC与继电器控制系统、微机区别 1．PLC与继电器控制系统区别 前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。 前者用“软件”，后者用“硬件”。 2．PLC与微机区别 前者工作方式是“循环扫描”。 后者工作方式是“待命或中断” PLC 编程方式 PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。 用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。 PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。 尤其前两者为常用。 梯形图语言特点： 1．每个梯形图由多个梯级组成。 2．梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。 当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时，有假想的电流通过。 3．继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 4．每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。 5．输入继电器受外部信号控制。 只出现触点，不出现线圈。 第四节 主要技术性能 用户程序存储容量：是衡量可存储用户应用程序多少的指标。 通常以字或K字为单位。 16位二进制数为一个字，每1024个字为1K字。 PLC以字为单位存储指令和数据。 一般的逻辑操作指令每条占1个字。 定时/计数，移位指令占2个字。 数据操作指令占2~4个字。 每五节 PLC的分类 按结构分类： 1． 整体式：是把PLC各组成部分安装在一起或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单一的整体，称之为主机或基本单元、小型、超小型PLC采用这种结构。 模块式：是把PLC各基本组成做成独立的模块。 中型、大型PLC采用这种方式。 便于维修。

中断程序分析

初始没有运行要想运行需要外部0中断应该是下降沿跳变然后计时器开始在下个一下降沿时会停止定时在这里起不到决定性作用 被动的 所以时间没法计算而且定时器1中断时居然赋的是定时器0的初值十分怀疑程序有错吧1！！！

什么是PLC

可编程逻辑控制器;Programmable Logic Controller(PLC)

PLC编程简介

1、PLC的基本概念

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。 但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

2、PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

a、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

b. 中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。 这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

c、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

d、输入输出接口电路

1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

e、功能模块

如计数、定位等功能模块。

f、通信模块

如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。

3、PLC的工作原理

一. 扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(二) 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。 即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

(三) 输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是PLC的真正输出。

4、PLC内部运作方式

虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。 因此能大大减少控制器所需之硬件空间。 实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。 在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：

步骤一“输入状态检查”：PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。 步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。 输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。 步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。 每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。

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