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PLC控制系统的循环扫描工作原理

时间:2026-01-23 理论教育 小龙哥 版权反馈
【摘要】:PLC在本质上虽然是一台微型计算机,其工作原理与普通计算机类似,但是PLC的工作方式却与计算机有很大的不同。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。PLC这种执行程序的方式被称为循环扫描工作方式,整个扫描工作过程执行一遍所需的时间称为扫描周期。

PLC在本质上虽然是一台微型计算机,其工作原理与普通计算机类似,但是PLC的工作方式却与计算机有很大的不同。计算机一般采用等待输入—响应(运算和处理)—输出的工作方式,如果没有输入,就一直处于等待状态。而PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式,每一个周期要按部就班做完全相同的工作,与是否有输入或输入是否变化无关。

1.PLC的扫描工作方式

PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一被控制对象的具体控制要求,用编程器编制好控制程序后,将程序输入(或下载)到PLC的用户程序存储器中存储。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。而PLC从0号存储地址所存放的第一条用户程序开始,在无中断或跳转的情况下,按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序,直到END指令结束。然后再从头开始执行,并周而复始地重复,直到停机或从运行(RUN)切换到停止(STOP)工作状态。PLC这种执行程序的方式被称为循环扫描工作方式,整个扫描工作过程执行一遍所需的时间称为扫描周期。

2.PLC的扫描工作过程

PLC采用循环扫描工作方式,其扫描工作过程一般包括输入采样、执行程序、通信操作、内部处理、输出刷新五个阶段,如图1-13所示。

(1)输入采样

输入采样又称为读输入。在每次扫描周期开始时,CPU集中采样所有输入端的当前输入值,并将其存入内存中各对应的输入映像寄存器。此时,输入映像寄存器被刷新,那些没有使用的输入映像寄存器位被清零。此后,输入映像寄存器与外界隔离,无论输入信号如何变化,都不会再影响输入映像寄存器,其内容将一直保持到下一个扫描周期的输入采样阶段,才会被重新刷新。

(2)执行程序

CPU执行用户程序是从第一条指令开始顺序执行,直到最后一条指令结束(遇到程序中断或跳转除外)。对于梯形图程序,是按先左后右、先上后下的语句顺序逐句扫描运算的。

当执行输入指令时,CPU就从输入映像寄存器中读取数据,然后进行相应的运算,运算结果再存入元件映像寄存器中。当执行输出指令时,CPU只是将输出值存放在输出映像寄存器中,并不会真正输出。

图示(https://www.xing528.com)

图1-13 PLC的扫描工作过程

(3)通信操作

CPU处理从通信端口接收到的任何信息,完成数据通信任务,即检查是否有计算机、编程器的通信请求,若有则进行相应处理。

(4)内部处理

在此阶段,CPU检查其硬件和所有I/O模块的状态。在RUN模式下,还要检查用户程序存储器。若发现故障,将点亮故障指示灯和判断故障性质。若没有故障,则继续下一步骤。

(5)输出刷新

输出刷新也即写输出阶段。CPU将存放在输出映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)集中输出到输出锁存器中,并送给物理输出点以驱动外部负载,如指示灯、电磁阀、接触器等,这才是PLC真正的实际输出。

整个扫描工作过程中,PLC对用户程序的循环扫描有输入采样、执行程序和输出刷新这三个阶段,如图1-14所示,图中的序号表示图中梯形图程序的执行顺序。

图示

图1-14 用户程序扫描阶段

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