PLC的控制容量就是I/O容量，也叫I/O能力，通常以离散量（数字量）个数计。不同的PLC的I/O容量的差别很大，一些微型的PLC的I/O能力在20点以下，而大型PLC的I/O能力可达10KB以上。由于I/O容量大小与存储容量的大小基本一致，生产厂家在生产PLC时，常以I/O容量的大小来设置不同的存储器容量。I/O模块、数据存储器与程序存储器之间的关系如图1-62所示。

（3）循环扫描周期

PLC 扫描周期也叫处理器扫描时间。通常将输入扫描与输出扫描合称为 I/O 扫描，因此处理器扫描时间为 I/O 扫描与程序扫描（逻辑扫描）之和。I/O 扫描时间是指处理器把其输出映像表中的数据写到输出模块和把输入数据从输入模块读到处理器输入映像数据表的时间。当处理器完成了系统中所有的 I/O 刷新后，就开始逻辑扫描。逻辑扫描是执行用户程序的时间，程序指令对某些条件进行检查并将该条件与输入映像表中的位相比较。如果映像表中的位与被检查的条件相符，则逻辑为真，处理器就刷新输出映像表中相应的位，这个过程将连续不断地进行，直至执行到逻辑扫描的结束语句为止。这时开始I/O扫描。在I/O扫描期间，处理器将完成内务处理和离散数据传送两项工作。内务处理时间（一般不大于4.5ms）包括处理器的内部检查：用输出映像表数据刷新处理器基本框架上驻留本地I/O输出模块；用输出映像表的数据刷新远程I/O缓冲区；用处理器基本框架内的I/O输入状态刷新输入映像表；用存放在远程I/O缓冲区的远程I/O输入状态刷新输入映像表。在完成内务处理之后，处理器将进行扩展本地I/O框架（如果存在）的扫描：扩展本地I/O的离散数据在处理器数据映像表和扩展本地I/O框架中的I/O之间进行交换；扫描扩展本地I/O框架所需要的时间加上内务处理时间就是总的I/O扫描时间。

远程I/O系统是一种独立的与程序扫描不同步的扫描。远程I/O扫描从远程I/O缓冲区取输出数据送给输出模块，并将来自输入模块的输入数据放入远程I/O缓冲区；然后CPU在I/O扫描期间，再与远程I/O缓冲区进行输入和输出映像表数据的交换。

由图1-63可见，机器在正常运行状态下，每一个扫描周期都包含I/O扫描与用户程序扫描（逻辑扫描），而这两个过程在机器运行过程中所用的时间往往是可变的。特别对程序中有条件调用和子程序调用等情况，程序中指令数目难于确定，因此通常用执行1000条指令的时间（大约1～10ms/k指令）来衡量PLC的运行速度。（4）指令功能及软件支持

初的PLC只是一些简单的开关量逻辑控制器件，而且其控制数目有限，因此只有基本的输入/输出及程序控制指令，编程设备也很简陋。但可编程序控制器发展到现在，不仅其I/O能力大大增强，且实现了对模拟量的各种控制，其指令系统也得到了充分的发展，变得相当完善。如S7-300系列可编程序控制器的指令系统包括继电器指令、定时器和计数器、计算指令（包括三角函数、指数、幂运算等）、数据转换、诊断、移位寄存器、比较、数据传送、、顺序器、立即I/O、程序控制和PID控制，以及顺序功能流程图指令等，是指令功能强的可编程序控制器之一。

在可编程序控制器不断发展、指令功能不断增强的同时，其开发手段也从早期的专用编程设备移到计算机上进行；计算机开发环境也从DOS转到Win98//XP/NT上，从而变得更加易于使用。除编程软件外，还有仿真软件，这使PLC的开发、调试可以在一台计算机上完成，缩短了应用系统的开发时间。通常在选择PLC时，不但要考虑PLC本身是否适合应用，同时还要考虑相应的开发环境及软件是否易用。

1.3 PLC软件基础

可编程序控制器的软件分为两大部分，系统监控程序和用户程序。

系统监控程序是由可编程序控制器的制造者编制的，用于控制可编程序控制器本身的运行。用户程序是由可编程序控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。1.系统监控程序

系统监控程序由以下几部分组成。

（1）系统管理程序

系统管理程序是系统监控程序中重要的部分，整个可编程序控制器的运行都由它主管。① 系统运行管理，即控制可编程序控制器何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通信等，进行时间上的分配管理。

② 存储空间管理，即生成用户环境，由它规定各种参数、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和物理存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的诸多元件。通过这部分程序，用户看到的不是实际存储地址，而是按照用户数据结构排列的元件空间和程序存储空间

等待响应时间t1。从外界中断源发出中断申请信息，到主CPU正在执行的程序块结束，CPU开始查询中断申请的时间。它与有关程序块的长短与中断申请发生的时刻有关，是一个在小范围内变化的随机量。

② 中断信号读入处理时间t2。从CPU查询出有中断申请至查清中断源并读入的时间③ 系统处理和中断服务程序的启动t3。它也是一个随机变量，与同时申请中断的中断源源数、中断排队及系统处理速度有关。

所以中断响应时间T=t1+t2+t3。

一般系统的中断响应时间为1～2ms。

（2）在可编程序控制器系统中，用户程序是循环扫描反复执行的。中断程序却不是每次扫描用户程序都要执行的，它只在中断申请被接受后执行一次，也就是说，中断申请只能使系统迅速去执行一次中断程序，而与中断程序中有关信息的状态及中断程序执行的结果无关，因此要想多运行几次中断子程序，则必须多进行几次中断申请。

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（3）中断源先后排队顺序问题。在可编程序控制器系统中，中断源的信息是通过输入点而进入系统的，可编程序控制器扫描输入点是按顺序进行的，因此，中断源的先后顺序随它们占用的输入点编号的前后就自动排了顺序，因此在分配输入点时考虑一下中断源的主要性就可以解决中断源的排队问题。系统接到中断申请后，顺序扫描中断源，可能只有一个中断源申请中断，也可能同时有2个或多个中断源提出中断申请。系统在扫描中断源的过程中，就在存储器的一个特定区建立起“中断处理表”，按顺序存放中断信息，中断源被扫描过后，中断处理表亦建立完毕，系统就按照该表顺序先后转至相应的中断子程序入口地址。

在可编程序控制器系统中，中断程序的编制与一般微机系统基本一致。允许中断、禁止中断指令的使用，中断源与中断服务程序的对应关系等都是一样的，稍有不同的地方是：

① 在可编程序控制器系统中，多中断源可以有优先顺序（前面已指出可以通过占用输入点号来排队），根据处理器类型的不同可分为有嵌套关系和无嵌套关系两种，即中断程序执行中，如果系统处于允许中断的状态，若有新的中断发生，可以读取锁存器输出，确定中断输入源，有中断嵌套关系的处理器根据它们的优先顺序，若新中断的优先级高则将现在执行的中断挂起去执行新的中断；但无嵌套关系的处理器不论它们的优先顺序如何，都是将执行中的中断处理结束后，再进行新的中断处理。

② 在中断子程序结束后，返回主程序的方法有两种：其一是中断子程序正常结束，遇到中断处理结束指令（IEND）；其二是遇到符合条件的中断处理中断指令（RETI），上述指令放在中断程序中的哪部分，只能根据该程序的具体情况而定。

③ 关于中断服务程序执行结果信息的输出问题，由于PLC执行的是循环扫描方式，正常的输入/输出是在扫描周期的一定阶段进行的，因此对中断子程序有关信息的输出必须进行特殊处理。6.PLC的主要性能指标

（1）存储容量

PLC的存储器由系统存储器和用户存储器两部分组成。系统存储器用来存放不可改变和访问的系统程序，用户存储器用来存放用户程序及所需要的数据。它包括程序存储器和数据存储器。数字输入/输出量在数据存储器中建立的文件分别称为输入/输出映像文件，也叫输入/输出映像表。模拟输入/输出量通常在数据存储器中建立块传送文件。生产厂家在生产PLC时，已经按照机器型号的不同，设置了不同容量的存储器，小至1KB到几KB，大至1～2MB。用户可根据控制对象的复杂程度不同，预估所需容量，进而选择机型。在16位PLC中，存储器容量通常以字（不是字节）为基本单位，而在32位PLC处理器中，存储容量常以字节计。

（2）控制容量

PLC的控制容量就是I/O容量，也叫I/O能力，通常以离散量（数字量）个数计。不同的PLC的I/O容量的差别很大，一些微型的PLC的I/O能力在20点以下，而大型PLC的I/O能力可达10KB以上。由于I/O容量大小与存储容量的大小基本一致，生产厂家在生产PLC时，常以I/O容量的大小来设置不同的存储器容量。

I/O映像区的建立，使系统工作变成一个采样控制系统，我们称之为数字采样控制系统。虽然不像硬件逻辑系统那样，随时反映控制器件工作状态变化对系统的控制作用，但在采样时刻则基本符合实际工作状态，只要采样周期T足够小，采样频率足够高，我们就可以认为这样的采样系统足够符合实际系统的工作状态。

数字采样系统和一般常见的模拟采样控制系统是有差异的。模拟采样系统的采样对象是一个或几个模拟量，它们是随时间而连续变化的；而在采样系统中对它的处理是在采样时刻采集它们的实际瞬时值，在采样周期内将认为它们是不变的，并保持为采样值。在数字控制系统中，变量都是离散量，在两种状态之间变化，所以对系统变量关心的是它们的状态而不是数值的大小变化。在数字控制系统中输出变量的状态几乎和所有输入信息的状态有关，因此我们关心的是所有输入、输出变量的状态，采集量比较大。在模拟量采集系统中因为要对被采集的模拟量进行各种运算包括微分、积分运算，因此对采集周期T不仅要求它足够短，而且希望它是固定不变的。在数字采样系统中，由于涉及的运算关系多是逻辑关系，因此只要采样周期T足够小即可，而它在一定范围内的变化和影响都是次要的，因此我们可以利用循环扫描周期作为系统的采样周期。

数字采样控制系统中，虽然在采样周期对变量的处理仍然是顺序执行程序，但是，由于输入信息是从现场瞬时采集来的，输出信息又是在程序执行后瞬时输出去控制外设的，因此，可以认为实际上恢复了系统对被控变量控制作用的并行性。

I/O映像区的建立，是PLC工作时只和内存有关地址单元内所存信息状态发生关系，而系统输出也是只给内存某一地址单元设定一个状态，因此，这时的控制系统已经远离实际控制对象，这一点为系统的标准化生产、大规模生产创造了条件。4.输入/输出操作