PLC的工作原理

可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作方式•(1)PLC的工作过程•PLC虽然具有计算机的许多特点，但是其工作方式却与计算机有很大的不同。计算机采用的是中断方式，PLC则采用循环扫描的工作方式。在工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该线圈的所有常开和常闭触点并不一定会立即动作，只有CPU扫描到该触点时才会动作：其常闭触点断开，常开触点闭合。也就是说，PLC在任一时刻只能执行一条指令，它以“串行”方式工作，这样便避免了继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。•PLC运行时，CPU对用户程序作周期性循环扫描，在无跳转指令或中断的情况下，CPU从第一条指令开始顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后又返回第一条指令开始新一轮扫描，并周而复始地重复。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。整个工作过程包含五个阶段：自诊断、与编程器、计算机等通信、输入采样、执行用户程序、输出刷新，如图所示：PLC的工作过程•(2)输入和输出映像寄存器•输入和输出映像寄存器是在PLC的RAM工作区中将一特定区域的存储单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器的存储区。•输入映像寄存器中存储着对应位输入“继电器”的通/断状态。高电平“1”为通，低电平“0”为断。此处“继电器”是指由系统软件程序赋予的具有继电器功能的“软继电器”。每位输入映像寄存器也对应着PLC每个实际输入端的通/断状态。输入映像寄存器的内容只能被PLC中的CPU读出，而不能被改写。•输出映像寄存器单元存储着对应位输出的状态。在执行用户程序时，输出映像寄存器既可被PLC的CPU读出，又可被CPU改写。1.PLC的工作方式和工作过程PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。可编程控制器的工作原理扫描周期主要包括（1）读输入阶段。每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。（2）执行程序阶段。用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描。（3）处理通信请求阶段。（4）执行CPU自诊断测试阶段。（5）写输出阶段。PLC的扫描过程：按钮接触器按钮输入电路输入映象寄存器输出映象寄存器输出电路（）程序执行图程序执行原理图PLC的工作流程即扫描过程主要有“输入采样”，“执行用户程序”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容。理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就详细分析这三个阶段：①输入采样扫描阶段在PLC的存储器中，设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程映像寄存器和输出过程映像寄存器。CPU以字节(8位)为单位来读写输入/输出过程映像寄存器。图PLC的扫描工作过程这是第一个集中批处理过程，在这个阶段中，PLC首先按顺序扫描所有输入端子，并将各输入状态存人相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像存储器被刷新，在当前的扫描周期内，用户程序依据的输入信号的状态(ON或OFF)，均从输入映像寄存器中去读取，而不管此时外部输入信号的状态是否变化。在此程序执行阶段和接下来的输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，即使此时外部输入信号的状态发生变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样阶段去读取。一般来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。如当SB1按钮按下后，外部输入信号I0.0为ON状态（1状态），输入映像寄存器中的位寄存器I0.0中的结果为1。②执行用户程序的扫描阶段PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按照顺序排列。在RUN工作模式的程序执行阶段，在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序。在执行指令时，从I/O映像寄存器或别的位元件的映像寄存器读取其ON/OFF状态，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到相应的映像寄存器中。因此，除了输入过程映像寄存器属于只读的之外，各映像寄存器的内容随着程序的执行而变化。l输入采样阶段PLC以扫描方式顺序读入输入端子的通断状态（ON/OFF），并写入相应的输入状态寄存器中，即刷新输入，接着转入程序执行阶段。l程序执行阶段PLC按先左后右，自上而下的顺序对每条指令进行扫描，并将相应的运算和处理结果写入输出状态寄存器中。l输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，输出状态寄存器的通断状态转写入输出锁成器中，驱动相应的输出设备，产生PLC的实际输出。经过这三个阶段，PLC完成一个扫描周期。“顺序扫描、不断循环”