2.1.4 中斷

1.中斷的有關概念

中斷是指PLC在平常按照順序執行的掃描循環中，當有需要立即反應的請求發生時，立即中斷其正在執行的掃描工作，優先地去執行要求所指定的服務工作；等該服務工作完成后，再回到剛才被中斷的地方繼續執行未完成的掃描工作。

可以舉一個例子來說明中斷的基本概念。某公司老總正坐在辦公桌前批閱文件（正在執行掃描），突然電話鈴響了（有中斷請求），老總放下手頭的工作（中斷掃描工作）去接電話（執行中斷服務），電話接聽完畢（中斷服務完成），老總又繼續批閱文件（繼續執行掃描）。

這個例子已經通俗地說明了中斷的基本概念。

1）中斷請求與中斷源

中斷也是一種程序流程轉移，但這種轉移大都是隨機發生的，例如，故障報警、計數器當前值等于設定值、外部設備的動作等，事先并不知道這些事件發生的時刻，但這些事件出現后就必須盡快地對他們進行相應的處理，這時可用中斷功能來快速完成上述事件的處理。另一種情況是對于大部分的應用，上述按照順序掃描的控制方式已經足夠，但對某些需要高速反應的應用場合（如模擬量控制、定位控制等），掃描時間的延時即代表誤差的擴大，其反應時間甚至要到微秒，才能達到精度要求。在這種情況下，只有利用中斷功能才能實現。

要求實行中斷功能首先必須向PLC發出中斷請求信號。發出中斷信號的設備稱為中斷源，中斷源可以是外部設備（各種開關信號），也可以是內部定時器、計數器，以及根據需要人為設置的中斷源等。

2）斷點與中斷返回

當中斷源向PLC發出中斷請求信號后，PLC正在執行的掃描程序在當前指令執行完成后被停止執行，這樣就在程序中產生一個斷點，PLC必須記住這個斷點，然后轉移去執行副程序區的中斷服務程序。

中斷服務程序執行完后，PLC會再回到剛才中斷的地方（稱為中斷返回），從斷點處的下一條指令開始繼續執行未完成的掃描工作。這一過程不受PLC掃描工作方式的影響，因此，可使PLC能迅速響應中斷事件。換句話說，中斷程序不是在每次掃描循環中進行處理的，而是在需要時被及時地處理。

2.中斷優先與中斷控制

繼續上面電話的事例，如果該老總面前有三部電話，當老總正在接第一個電話時，又有一部電話鈴響了，這時老總是聽完第一個電話后，去接第二電話，還是中斷第一個電話，馬上去接第二個電話？這就涉及當發生多重中斷時中斷優先的問題。

什么是中斷優先呢？在多重中斷輸入結構時，會將各個中斷輸入按照其重要性給予其不同的中斷優先順序。當CPU接受某一個中斷請求且正執行該中斷的服務程序的同時，如果有另一個中斷請求發生，CPU將比較兩個中斷的中斷優先級。如果其優先級低于正在執行的中斷，CPU將不理會該中斷，必須等執行完現行的中斷服務程序后才會接受該中斷，并按照產生中斷請求的先后次序進行處理。但如果其優先順序高于正在執行的中斷，CPU將立即停止其正在執行的中斷服務程序，跳入更高優先級的中斷服務程序去執行。等執行完成后，再回到剛才被中斷的較低優先級服務程序中去，繼續完成未完成的工作。這種處理方式稱為中斷程序的嵌套應用。

回到上面的事例，如果第二個電話是董事長直線電話，其優先級最高，該老總會立即放下第一個電話去接第二個電話；如果第二個電話是下屬來電，該老總會聽完第一個電話后，再聽第二個電話，聽完第二個電話后，再繼續批閱文件。

不同品牌的PLC關于中斷優先的設定是不同的，三菱FX系列PLC的中斷功能原則是不能嵌套的。也就是說，正在執行某一中斷程序時，不能再接受其他中斷程序的處理。但作為特殊處理，FX_2N PLC運行時可以使用一次且僅可使用一次中斷嵌套。

不是所有的應用程序都需要PLC的中斷功能，用戶一般也不需要處理所有的中斷事件，因此，PLC設置了中斷控制指令來控制是否需要中斷和需要哪些中斷。中斷控制指令一般包含允許中斷指令（又稱開中斷）和禁止中斷指令（又稱關中斷）。在程序中設置允許中斷指令后，則后面的掃描程序中，就允許處理事先設置的中斷處理功能；在程序中設置了禁止中斷指令后，則后面的掃描程序中，就禁止處理所有的中斷功能，直到重新執行允許中斷指令。

3.中斷服務程序結構與編寫

中斷和子程序調用雖然同樣用到副程序，但其調用（跳到副程序去執行）的方式卻不同。子程序調用是在主程序中執行子程序調用指令（一般為CALL指令）時，PLC會記下CALL指令所指定的副程序名稱，并到副程序區執行該標記名稱的副程序，一直執行到子程序返回指令后，才會返回主程序。中斷的調用則不是利用軟件指令，而是由硬件電路發出中斷信號給PLC，由PLC自行去辨別該中斷的名稱，自動跳入副程序中以該中斷名稱為標記的“中斷服務程序”中去執行，執行到中斷返回指令后，才返回到主程序。上述中斷服務程序結構如圖2-7所示。由“頭”“尾”及中斷服務程序組成。“頭”即為該中斷的唯一中斷標志名稱，而“尾”就是中斷返回指令，告訴PLC中斷程序的結束，頭尾中間為中斷服務程序本身，用來告知PLC在該中斷發生時必須執行哪些控制操作。中斷服務程序編寫要注意下面兩個問題。

（1）設計中斷程序時應遵循“越短越好”的原則。中斷服務程序的執行會延遲主程序執行的時間，如果中斷服務程序執行時間過長，則有可能引起主程序所控制的設備操作發生異常。因此，必須對中斷服務程序進行優化，使其盡量短小，以減少其執行時間，從而減少對主程序處理的延遲。

（2）中斷服務程序是隨機調用的，必須謹慎地設計中斷服務程序的各種軟元件，弄清楚中斷服務子程序中軟元件和主程序中軟元件的關系，中斷服務程序中的軟元件最好是獨立的，當然，與主程序相關的除外。