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PLC 的工作过程

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PLC 以扫描方式工作。所谓扫描是指CPU 连续执行用户程序和任务的循环过程。PLC的工作过程一般可以分为输入采样、程序执行和输出刷新等三个阶段,如图15-1-1 所示。


􀂾 输入采样阶段。

PLC 以扫描工作方式,按顺序将所有信号读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中存储,这一过程称为采样。在本工作周期内,此采样结果的内容不会改变,而且采样结果将在PLC 执行程序时使用。

􀂾 程序执行阶段。

PLC 按顺序对程序进行扫描,即从上到下和从左到右地扫描每条指令,并分别从输入映像寄存器和输出映像寄存器中获取所需的数据,进行运算和处理再将程序执行结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。注意,在整个程序未执行完毕之前,程序执行结果不会送到输出端口上。
􀂾 输出刷新阶段。

在执行完所有用户程序后,PLC 将映像寄存器中的内容送入到寄存输出状态的输出锁存器中,再去驱动用户设备,这就是输出刷新。

PLC 重复执行上述三个阶段。每重复一次的时间称为一个扫描周期。在一个扫描周期中,PLC的输入扫描时间和输出刷新时间一般小于1ms,而程序执行时间因程序的长度不同而不同。 PLC 的一个扫描周期一般在几十毫秒之内。

PLC 的一个工作扫描周期主要分为上述三个阶段。但是严格来说还应当包括下述三个过程,这三个过程都是在输入扫描过程之后进行的。

系统自检测。检查程序执行是否正确,如果超时则停止CPU 工作。
与编程器PowePro 交换信息。在使用编程器输入和调试程序时才执行这一过程。
网络通信。当PLC 配置有网络通信模块时,与通信对象进行数据交换。

当PLC 投入运行后,重复完成以上三个阶段的工作,即采用循环扫描工作过程,如图15-1-2 所示。
PLC 工作的主要特点是输入信号集中批处理、执行过程集中批处理和输出控制集中批处理。PLC 的这种“串行”工作方式,可以避免继电器-接触器控制系统中触点竞争和时序失配的问题,这是PLC 可靠性高的原因之一。但是,循环扫描工作过程会导致输出相对输入在时间上的滞后,这是PLC的缺点之一。


PLC在执行程序时所使用的状态值不是直接从实际输入端口获得的,而是来源于输入映像寄存器和输出映像寄存器。输入映像寄存器的状态值取决于上一个扫描周期从输入端子采样取得的数据。并在程序执行阶段保持不变。输出映像寄存器中的状态值取决于执行程序输出指令的结果。输出锁存器中的状态值是上一个扫描周期的刷新阶段从输出映像寄存器转入的。

还需指出一点,在PLC 中经常采用一种称之为“看门狗”(Watch dog)的定时监视器来监视PLC的实际工作周期是否超出预定的时间,以避免PLC 在执行程序的过程中进入死循环,或PLC 执行非预定的程序而造成系统瘫痪。