K80S 用户手册5 cpu
第五章 CPU模块
第五章 CPU模块
K80S 模块的性能规格如下。
5.2.1 演算方式
1) 循环演算方式
PLC 的用户程序，是从头至尾按顺序循环执行的。这一过程称为扫描，而这种处理方式称之为循环演算方式。PLC的循环演算，除中断处理外一直继续下去，直至停止运行为止。
将此过程分别描述如下。
2) 中断演算方式
PLC 在运行中，如有需要紧急处理的情况发生，则立即中断当前程序，去优先完成相应的中断服务子 程序。而后，再回到中断点继续原程序进程。这叫中断演算方式。
将紧急情况报知 CPU 模块的信号叫中断请求信号，相应的程序叫中断服务子程序。 有两种中断演算方式，内部周期性中断演算方式和外部接点中断演算方式。
5.2.2 瞬时停电时演算处理
CPU 模块检测出电源电压低于规定值时，进行如下演算处理。
1) 瞬时停电时间小于20ms 时
2) 瞬时停电时间超过20ms 时
瞬时停电20ms 以内
(1) 发生瞬时停电时，暂停演算，保持输出状态。 (2) 瞬时停电消除时继续程序演算。 (3) 电源模块的输出电压保持不变。
(4) 定时器、定时中断源仍保持工作。
瞬时停电超过20ms
同上电启动，重起动处理。
5.2.3 扫描时间 (Scan Time)
执行用户程序第铃步到再次执行第铃步之间，一次循环所需时间称为扫描时间。
1) 扫描时间计算方法。
扫描时间为用户程序扫描时间、中断处理时间和PLC 内部时间之和，可由下式表示。
(1) 扫描时间 = 用户程序扫描时间＋中断处理时间＋ PLC 内部处理时间。
?用户程序扫描时间= 不含中断处理时间在内的用户程序演算处理时间。
?中断处理时间= 1次循环中所有中断处理时间之和。
? PLC内部处理时间= 自诊断时间＋输入输出刷新时间＋内部数据处理时间
＋通信服务处理时间
(2) 扫描时间受中断处理、通信处理的影响而变化。
2) 扫描时间监视器
(1) 扫描时间存储在特殊继电器(F) 领域中。
● F50 : 扫描时间最大值(单位1ms )
● F51: 扫描时间最小值(单位1ms )
● F52 : 扫描时间现在值(单位1ms )
5.2.4 看门狗定时器(Scan Watchdog Timer)
1)看门狗定时器将监视扫描时间，超时时发出信号(看门狗定时器时间常数，由KGLWIN中的
基本参数设定) 。
2)看门狗定时器发现扫描时间超过看门狗定时器时间常数时（超时），中止PLC演算并所
有输出置为OFF。
3)用户必须在用户程序的适当位置插入看门狗指令，以免用户程序正常运行而看门狗却超时而中止
PLC。
看门狗指令（‘WDT’）将初始化看门狗定时器，使定时器从零重行记数。
4) 看门狗中止PLC后，必须重新上电或退到STOP模式重新进入RUN模式才能解除看门狗中止状态。
第五章 CPU 模块
5.2.5 定时器使用
CPU 模块中的定时器为递增定时器，有定时ON 定时器（TON ）、定时OFF 定时器（TOFF ）、累计定时器 （TMR ）、单调定时器（TMON ）、重装入倒计时定时器（TRTG ）等五种定时器。
设定范围为100ms 定时器可设置0.1秒 ~ 6553.5秒，, 10ms 定时器可设置 0.01秒 ~ 655.35秒。 详细内容，请参考《MASTER-K 编程说明书》。
1) 定时ON 定时器（TON ）的使用
当输入条件满足而执行指令《TON 》时，定时器的值清零并开始计时。等计时到设定值时，定时器的输出为ON 。输入条件不满足时，定时器的输出为OFF 。
定时ON 定时器的时序图如下。
2) 定时OFF 定时器（TOFF ）的使用
当输入条件满足而执行指令《TOFF 》时，定时器的值清零并开始计时。等计时到设定值时，定时器的输出为OFF 。输入条件不满足时，定时器的输出为ON 。 定时OFF 定时器的时序图如下。
定时器设定值 定时器接点号 定时器种类 t0+PT
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t5 t1 t4+PT t0 t1 t2 t3 t4 t5 输入接点
定时器设定值(PT) 定时器计时值(ET) t1+PT t0 t1
t2 t3 t4 t5 t5+PT
t0 t1 t2 t3
t5 输入接点
定时器输出接点
定时器设定值(PT)
定时器计时值(ET)
第五章 CPU 模块
3) 累计定时器的使用
输入条件满足时累积计时，等计时值达到设定值时定时器输出为ON 。复位条件满足时，定时器输
出为OFF 。
累计定时器的时序图如下。
4) 单调定时器的使用
输入条件满足时定时器的值清零并输出为ON 。无视输入条件。等计时到设定值时，定时器的输出为OFF 。输入条件重新满足时，定时器的输出为ON 。
单调定时器的时序图如下。
t0 t1 t2
t4 t0
t1 输入接点 定时器输出接点 定时器设定值(PT) 定时器计时值(ET)
t0 t2 t4+PT t4 t0 t1
t2 t3 t4 t0 t1 t2 输入接点
定时器输出接点 定时器设定值(PT)
定时器计时值(ET)
t0+PT t0 t2+PT t2
t4+PT t4 t4 复位输入接点
t3 PT=t1-t0+t3-t2
第五章 CPU 模块
5) 重装入倒计时定时器的使用
输入条件满足时定时器输出为ON ，并装入初值开始倒计时。等计时值达到0时定时器输出为OFF ，
停止计时。在计时过程中，输入条件不满足又复满足，则定时器将重装初值开始倒计时，输出仍为 ON 。
重装入倒计时定时器的时序图如下。
t2=PT t0 t2 t3 t1 t2
t3 输入接点
定时器输出接点
定时器设定值(PT) 定时器计时值(ET) t0
t3=PT t4
第五章 CPU模块
5.2.6 计数器的使用
CPU 模块内置计数器，能够检测输入信号上升沿(Off→On)并增减计数值。
计数器有增计数器(CTU), 减计数器(CTD), 增减计数器(CTUD) , 循环计数器 (CTR) 四种。
详细内容，请参照MASTER-K指令详解。
?增计数器检测到输入信号上升沿时，当前计数值增一。
?减计数器检测到输入信号上升沿时，当前计数值减一。
?增减计数器根据两个输入信号确定当前计数值增或减一。
?循环计数器的计数值达到设定置时，将计数器清零并循环计数。
1) 计数器的使用
(1) 增计数器
?输入条件 (U) 、复位条件(R) 。一定要有设定置。
输入条件
复位条件
?当前计数值增加到设定置时，计数器输出接点(Cxxx)为On。
复位信号输入时，计数器将清零并输出接点(Cxxx)为Off。
(2) 减计数器
?输入条件 (D) 、复位条件(R) 。一定要有设定置。
输入条件
复位条件
?当前计数值减小到0时，计数器输出接点(Cxxx)为On。
复位信号输入时，计数器将赋设定置并输出接点(Cxxx)为Off。
第五章 CPU模块
(3) 增减计数器
?必须有两个输入条件、复位条件和设定置。
Up
Down
复位条件
?复位信号输入时，计数器将清零。
? Up输入条件上升沿时当前计数值增一，Down输入条件上升沿时当前计数值减一。
当前值比设定置(PV)大或相等时输出接点Cxxx为On，小或相等时输出接点Cxxx为Off。
(4) 循环计数器
?输入条件 (D) 、复位条件(R) 。一定要有设定置。
输入条件
复位条件
?输入条件上升沿到来时当前值增一，当前值等于设定置时输入条件上升沿将清零计数值。
?当前值等于设定置时，计数器输出接点Cxxx为On。当复位条件输入时，将计数值清零并
计数器输出接点Cxxx为Off。
第五章 CPU 模块
2) 计数器的最高计数速度
? 计数器的最高计数速度取决于扫描周期，输入条件的On 和Off 时间 分别大于扫描周期时才得计数。
? 占空比(n)是指，输入信号的On 和Off 时间百分比。
n : 占空比 (%) ts : 扫描周期 [s]
第五章 CPU 模块
5.3.1 用户程序的构成
用户程序，由用户需要控制的所有必要因素所组成。
MASTER-K PLC 的场合，这些程序被储存在CPU 内置RAM 中或闪速存储器模块中。 相关功能可分别说明如下。
5.3.2 程序的运行方式
投入电源和CPU 模块的键开关在RUN 位置时，PLC 将运行用户程序。现在用框图说明此过程。
只有满足条件时执行
1) 扫描用户程序
(1) 功能
?每扫描周期内，从头至尾按用户编制的顺序逐条指令演算处理一次。
?在循环扫描用户程序的同时，或者是周期中断或者是外部中断的条件满足时，CPU将响应中断，
暂停现行程序的运行进程，保护好现场，立即调用中断服务子程序。中断服务结束后，CPU将
返回中断点，恢复现场，继续用户程序的运行进程。
2) 中断程序
(1)功能
?为了及时处理周期性的或非周期性发生的内、外紧急事项，CPU将中断正常的循环扫描过程，优先处理中断程序。
(2)种类
?中断程序有下列两种类型。
内部周期中断 : 每设定周期间隔运行一次中断服务子程序。
外部非周期中断: 中断模块根据输入信号的变化，向CPU请求中断，CPU将响应中断，即时
调用中断服务子程序。
5.3.3 中断
为了便于理解，将介绍MASTER-K 的编程软件KGLWIN的程序构成以及中断处理过程。 (关于KGLWIN的详细资料，清参照KGLWIN的使用说明书。)
扫描程序
1) 参数设置方法
2) 内部周期中断 (Time Drive Interrupt)
3)周期中断，是根据已设定参数，一定时间间隔申请、响应和处理中断服务子程序 (TDINT) 的。周
期中断，随不同机种有不同使用方法。但，都可用如下方法设置中断种类和时间常数。
4) 外部中断(Process Drive Interrupt)
外部中断有P000 ~ P007，可接8点外部中断源。
如上参数设定对话框中，…TDINT?项为内部周期中断设置，?INT?项为外部中断设置。
(外部中断设置中， EDGE项为，设定外部中断源激活中断的电平方式。)
内部周期中断和外部中断，总共可使用8点中断。
瞬时停电时间在20ms以内时，停电前待响应的中断，在恢复供电后继续完成。
内部周期中断，将自动计入停电时间，按周期申请中断。停电时间内发生的重复中断
请求，将被忽略。
第五章 CPU模块
5.3.4 故障处理
1) 故障类型
所谓故障是指，PLC自身发生的故障、系统构成上的错误和演算结果中发现的异常现象。
故障可分为致命故障模式和一般故障模式两种。致命故障发生时，为了保护系统，停止系统运行并予以报警。一般性故障发生时，系统只是报警以提示用户注意。
PLC 系统发生故障的主要原因，有如下几种情况。
?PLC 硬件故障。
?系统构成有误。
?用户程序中存在演算错误因素。
?诊断出外围设备故障。
2) 发生故障时的处理模式
发生故障时，PLC 将故障代码记录到存储器里，再根据故障处理模式，或停止运行或继续运行。
(1) PLC 硬件故障
CPU模块、电源模块等PLC不能正常运行的致命故障发生时，系统将停止运行。
而发生电池失效等一般性故障时，系统将继续运行。
(2)系统构成有误
PLC的硬件构成和程序中的定义不符时发生次故障，系统将停止运行。
(3)用户程序运行中演算错误
用户程序运行中出现演算错误时，系统将故障代码记录到存储器里并继续运行。但，由于演算时间超
过演算监视时间而影响系统正确控制时，系统将停止运行。
(4)检测出外接器件故障
当用户程序检测出外接器件引起的故障时，属于致命故障，系统将停止运行，属于一般性故障，系统
将故障代码记录到存储器里并继续运行。
CPU模块的工作模式有 RUN模式、 STOP模式、 PAUSE模式、 DEBUG模式等四种模式。
下面介绍各工作模式下演算处理方法。
5.4.1 RUN模式
正常演算用户程序的模式。
1) 进入扫描模式时的处理
第一次扫描开始时，初始化数据区，并判别用户程序的合法性和可行性。
2) 演算处理内容
刷新输入、输出映象区，逐条扫描演算用户程序。
(1) 查询中断并完成中断服务。
(2) 监视联接模块的工作情况、有无松脱等。
(3) 处理内部功能和通信服务。
5.4.2 STOP模式
不扫描演算程序，是处于停止状态的模式。只有在遥控STOP模式下通过KGLWIN可以传送用户程序。
1) 转入STOP模式时的处理
清除输出映象区，并将其送输出口。
2) 回到RUN模式时的处理
(1) 刷新输入、输出映象区。
(2) 检查各模块的工作情况和联接状况。
(3) 处理其它内部功能和通信服务。
5.4.3 PAUSE模式
暂停程序扫描演算的模式。如果重新回到RUN模式，则接续暂停前的状态继续运行。
1) 转入PAUSE模式时的处理
不进行数据区初始化，不清除输入、输出映象区，保持暂停前的状态。
2) 回到RUN模式时的处理
(1) 刷新输入、输出映象区。
(2) 检查各模块的工作情况和联接状况。
(3) 处理其它内部功能和通信服务。
5.4.4 DEBUG模式
这是程序调试模式，用于查找程序错误和跟踪演算过程。只有从STOP模式转入DEBUG模式。
在调试模式中能够查看用户程序的执行情况、数据的变化情况，从而可以检查程序的正确性。
1) 转入DEBUG模式时的处理
(1) 转入DEBUG模式时初始化数据区。
(2) 清除输出映象区，刷新输入映象区。
2) 演算处理内容
(1) 刷新输入、输出映象区。
(2) 根据设置，运行调试程序。
(3) 按调试模式运行到程序末尾，将输出映象区内容送输出口。
(4) 检查各模块的工作情况和联接状况。
(5) 处理其它内部功能和通信服务。
3) 调试模式运行条件
调试模式运行条件有如下四种，运行到断点以后还可以设置其它类型的断点。
4) 操作方法
(1) KGLWIN下设置调试运行方式后施以运行。
(2) 中断程序，根据设置(Enable / Disable)，也可按宏单步方式运行。
(详细的操作方法，可参考KGL-WIN 说明书第九章调试功能。)
5.4.5 改变运行模式
1) 运行模式的改变方法
(1) 使用CPU模块上模式开关改变运行模式。
(2) CPU模块上通信口联接 KGLWIN，使用KGLWIN改变运行模式。
(3) 使用联接在KGLWIN-Fnet上的其它CPU模块改变运行模式。
(4) 通过FAM、微机联接模块，使用用户命令改变运行模式。
(5) 用户程序中使用‘STOP‘命令改变运行模式。
2) 使用模式开关改变运行模式。