PLC的工作过程

可编程控制器是一种工业控制计算机，故它的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。当plc运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。由于CPU的运算处理速度很高，使得外部出现的结果从宏观上看似乎是同时完成的。这种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描是一种形象化的术语，用作描述CPU是如何完成分配给它的各种任务的方式。

扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，存储地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序，就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始地重复。

顺序扫描的工作方式简单直观，它简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了非常有用的保证。一方面，所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用；另一方面，还可以通过CPU设置的定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，从而避免了由于CPU内部故障使程序进入死循环而造成故障的影响。

PLC的工作过程就是程序执行过程。PLC投入运行后，便进入程序执行过程。它分为三个阶段进行，即输入采样（或输入处理）阶段、程序执行（或程序处理）阶段和输出刷新（或输出处理）阶段，如图1所示。

图1　PLC程序执行的过程

1、输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（开或关，即ON或OFF、“1”或“0”）读入到输入映像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样，或称输入处理。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。

2、程序执行阶段

在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、先左后右的顺序进行扫描。（http://www.ippipp.com/版权所有）每扫描到一条指令时，，需要的输入状态或其它元素的状态分别由输入映像寄存器和元素映像寄存器中读出，而将执行结果写入元素映像寄存器中。也就是说，，于每个元素来说，元素映像寄存器中寄存的内容，，随程序执行的进程而变化。

3、输出刷新阶段

当程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，元素映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存电路，再驱动用户输出设备（负载），这就是PLC的实际输出。

PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短（即组成程序的语句多少）有关，通常为几十毫秒。

PLC在每次扫描中，对输入信号采样一样，对输出刷新一次。这就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存电路的内容或数据保持不变。