1.操作系统与用户程序
CPU的操作系统用来实现与具体的控制任务无关的PLC的基本功能。操作系统的任务包括处理暖启动，刷新过程映像输入/输出，调用用户程序，检测中断事件和调用中断组织块，检测和处理错误，管理存储器，以及处理通信任务等。
用户程序包含处理具体的自动化任务必需的所有功能。用户程序由用户编写并下载到PLC，用户程序的任务包括：
• 检查是否满足暖启动需要的条件，如限位开关是否在正确位置。
• 处理过程数据，例如用数字量信号来控制数字量输出信号，读取和处理模拟量输入信号，输出模拟量控制信号。
• 用组织块（OB）中的程序对中断事件做出反应。例如，在诊断错误中断组织块OB82中发出报警信号，以及编写处理错误的程序。
2.CPU的工作模式
CPU有以下3种工作模式：STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。CPU前面的状态LED指示当前工作模式。
• 在STOP模式下，CPU不执行程序，但可以下载项目。
• 在STARTUP模式下，执行一次启动OB（如果存在）。在启动模式下，CPU不会处理中断事件。
• 在RUN模式，程序循环OB重复执行。可能发生中断事件，并在RUN模式中的任意点执行相应的中断事件OB。可在RUN模式下下载项目的某些部分。
CPU支持通过暖启动进入RUN模式。暖启动不包括储存器复位。执行暖启动时，CPU会初始化所有的非保持性系统和用户数据，并保留所有保持性用户数据值。存储器复位将清除所有工作存储器、保持性及非保持性存储区，将装载存储器复制到工作存储器并将输出设置为组态的“对CPU STOP的响应”（Reaction to CPUSTOP）。存储器复位不会清除诊断缓冲区，也不会清除永久保存的IP地址值。
可组态CPU中“上电后启动”（startup after POWER ON）设置如图8-9所示。该组态项出现在CPU“设备组态”（Device Configuration）的“启动”（Startup）栏下。通电后，CPU将执行一系列上电诊断检查和系统初始化操作。在系统初始化过程中，CPU将删除所有非保持性位（M）存储器，并将所有非保持性DB的内容复位为装载存储器的初始值。CPU将保留保持性位（M）存储器和保持性DB的内容，然后进入相应的工作模式。检测到的某些错误会阻止CPU进入RUN模式。CPU支持以下组态选项：
图8-9 CPU上电启动设置
• 不重新启动（保持为STOP模式）。
• 暖启动-RUN模式。
• 暖启动-断电前的模式。
注意：CPU因可修复故障或临时故障可能会进入STOP模式，前者如可替换信号模块故障，后者如电力线干扰或不稳定上电事件。这种情况可导致财产损失。如果已将CPU组态为“暖启动-断电前的模式”（Warm restart-mode prior to POWEROFF），CPU则进入掉电或发生故障前的工作模式。如果在发生掉电或故障时，CPU处于STOP模式，则CPU将在上电时进入STOP模式并保持STOP模式，直至收到进入RUN模式的命令。如果在发生掉电或故障时，CPU处于RUN模式，则在未检测到可禁止CPU进入RUN模式的条件下，CPU将在下次上电时进入RUN模式。
要使CPU在下一次循环上电时返回到RUN模式，可将欲独立于STEP 7连接而运行的CPU组态为“暖启动-RUN”（Warm restart-RUN）。
（1）在STOP模式下，CPU处理所有通信请求（如果适用）并执行自诊断。CPU不执行用户程序，过程映像也不会自动更新。
（2）在STARTUP和RUN模式下，CPU执行图8-10所示的任务。
图8-10 启动与运行过程示意图
STARTUP和RUN模式：
• 清除I（映像）存储区。
• 根据组态情况将Q输出（映像）存储区初始化为零、上一值或替换值，并将PB、PN和AS-i 输出设为零。
• 将非保持性M存储器和数据块初始化为其初始值，并启用组态的循环中断事件和时钟事件，执行启动OB。
• 将物理输入的状态复制到I存储器。(www.xing528.com)
• 将所有中断事件存储到要在进入RUN模式后处理的队列中。
• 启用Q存储器到物理输出的写入操作。
RUN模式：
• 将Q存储器写入物理输出。
• 将物理输入的状态复制到I存储器。
• 执行程序循环OB。
• 执行自检诊断。
• 在扫描周期的任何阶段处理中断和通信。
3.工作模式的切换
可以使用编程软件在线工具中的“STOP”或“RUN”命令更改当前工作模式。也可在程序中包含STP指令，以使CPU切换到STOP模式。这样就可以根据程序逻辑停止程序的执行。
4.冷启动与暖启动
下载了用户程序的块和硬件组态后，下一次切换到RUN模式时，CPU执行冷启动。冷启动时复位输入，初始化输出；复位存储器，即清除工作存储器、非保持性存储区和保持性存储区，并将装载存储器的内容复制到工作存储器。存储器复位不会清除诊断缓冲区，也不会清除永久保存的IP地址。
冷启动之后，在下一次下载之前的STOP到RUN模式的切换均为暖启动。暖启动时所有非保持的系统数据和用户数据被初始化，不会清除保持性存储区。
暖启动不对存储器复位，可以用在线与诊断视图的“CPU操作面板”上的“MRES”按钮来复位存储器。
S7-1200 CPU之间通过开放式用户通信进行的数据交换只能在RUN模式下进行。
移除或插入中央模块将导致CPU进入STOP模式。
5.RUN模式CPU的操作
在RUN模式下，每个扫描周期，CPU都会写入输出、读取输入、执行用户程序、更新通信模块，以及响应用户中断事件和通信请求。在扫描期间会定期处理通信请求。以上操作（用户中断事件除外）按先后顺序定期进行处理。对于已启用的用户中断事件，将根据优先级按其发生顺序进行处理。对于中断事件，如果适用的话，CPU将读取输入、执行OB，然后使用关联的过程映像分区（PIP）写入输出。
1）写外设输出
在每个扫描周期初始，从过程映像重新获取数字量及模拟量输出的当前值，然后将其写入CPU、SB和SM模块上组态为自动I/O更新（默认组态）的物理输出。通过指令访问物理输出时，输出过程映像和物理输出本身都将被更新。
2）读外设输入
随后在该扫描周期中，将读取CPU、SB和SM模块上组态为自动I/O更新（默认组态）的数字量及模拟量输入的当前值，然后将这些值写入过程映像。通过指令访问物理输入时，指令将访问物理输入的值，但输入过程映像不会更新。
3）执行用户程序
读取输入后，系统将从第一条指令开始执行用户程序，一直执行到最后一条指令。其中包括所有的程序循环OB及其所有关联的FC和FB。程序循环OB根据OB编号依次执行，OB编号最小的先执行。
4）通信处理与自诊断
在扫描循环的通信处理和自诊断阶段处理接收到的报文，在适当的时候将报文发送给通信的请求方。此外还要周期性地检查固件、用户程序和I/O模块的状态。
5）中断处理
事件驱动的中断可以在扫描循环的任意阶段发生。在有事件出现时，CPU中断扫描循环，通过调用组态给该事件的OB。OB处理完事件后，CPU在中断点恢复用户程序的执行。中断功能可以提高PLC对事件的响应速度。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
