可编程控制器的中央处理器(CPU)简介

    PLC的中央处理器与一般的计算机控制系统一样，是整个系统的核心，起着类似人体的大脑和神经中枢的作用，它按PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有：    (1)控制从编程器、上位机和其他外部设备键入的用户程序和数据的接收与存储。    (2)用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入指定的存储单元或数据寄存器中。    (3)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。    (4) PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等。    (5)根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表、打印或数据通信等功能。    与通用微机不同的是，PLC具有面向电气技术人员的开发语言。通常用户使用虚拟的输入继电器、输出继电器、中间辅助继电器、时间继电器、计数器等，这些虚拟的继电器也称“软继电器”或“软元件”，理论上具有无限的动合、动断触点，但只能在PLC上编程时使用，其具体结构对用户透明。    目前，小型PLC为单CPU系统，而中型及大型PLC则为双CPU甚至多CPU系统，PLC所采用的微处理器有三种：    (1)通用微处理器。小型PLC一般使用8位微处理器如8080、8085、6800和280等，大中型PLC除使用位片式微处理器外，大都必须使用16位或32位微处理器。当前不少PLC的CPU已升级到Intel公司的微处理器产品，有的已经采用奔腾(Pentium)处理器，如德国西门子公司的S7 - 400。采用通用微处理器的优点是：价格便宜，通用性强，还可借用微机成熟的实时操作系统和丰富的软、硬件资源。    (2)单片微处理器（即单片机）。它具有集成度高、体积小、价格低及可扩展等优点。如Intel公司的8位MCS -51系列运行速度快、可靠性高、体积小，很适合于小型PLC。三菱公司的FX2系列PLC所使用的微处理器是16位8098单片机。    (3)位片式微处理器。它是独立的一个分支，多为双极型电路，4位为一片，几个位片级相连可组成任意字长的微处理器，代表产品有AMD - 2900系列美国AB公司的PLC -3型、西屋公司的HPPC - 1500型和西门子公司的S5 - 1500型都属于大型PLC，都采用双极型位片式微处理器AMD - 2900高速芯片。PLC中位片式微处理器的主要作用有两个：一是直接处理一些位指令，从而提高了位指令的处理速度，减少了位指令处理器的压力；二是将PLC的面向工程技术人员的语言（梯形图、控制系统流程图等）转换成机器语言。    模块式PLC把CPU作为一种模块，备有不同型号供用户选择。