PLC工作原理及五个阶段详解

1.PLC的工作过程

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。

PLC的工作过程一般包括内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段，如图1.1-10所示。

（1）内部处理 PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常，进行监控、定时器复位等工作。在运行模式下，还要检查用户程序存储器，如果发现异常，则停止并显示错误；若自诊断正常，继续向下扫描。

（2）通信操作 在通信操作阶段，CPU自检并处理各通信端口接收到的任何信息，完成数据通信服务，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。

（3）输入处理 输入处理阶段又称输入采样阶段。在此阶段，按顺序扫描输入端子，把所有外部输入电路的接通/断开状态读入到输入映像寄存器，输入映像寄存器被刷新。

（4）程序执行 用户程序在PLC中是顺序存放的。在程序执行阶段，在无中断或跳转指令的情况下，CPU根据用户程序从第一条指令开始按自上而下、从左至右的顺序逐条扫描执行。

（5）输出处理 当所有指令执行完毕后，进入输出处理阶段，又称输出刷新阶段。CPU将输出映像寄存器中的内容集中转存到输出锁存器，然后传送到各相应的输出端子，最后再驱动外部负载。

图1.1-10 PLC的工作过程(www.xing528.com)

【工作模式解读】

PLC有两种工作模式，即运行（RUN）模式和停止（STOP）模式。运行模式是执行应用程序的过程，停止模式一般用于程序的编制与修改。

当PLC工作方式开关置于RUN时，执行所有阶段；当PLC工作方式开关置于STOP时，不执行后三个阶段，此时可进行通信操作、对PLC编程等。

2.PLC用户程序的执行过程

在运行模式下，PLC对用户程序重复地执行输入处理、程序执行、输出处理三个阶段，如图1.1-11所示，图中的序号表示梯形图程序的执行顺序。

在用户程序执行过程中，输入映像寄存器的内容，由上一个输入采样期间输入端子的状态决定。输出映像寄存器的状态，由程序执行期间的执行结果所决定，随程序执行过程而变化。输出锁存器的状态，由程序执行期间输出映像寄存器的最后状态来确定。各输出端子的状态，由输出锁存器确定。程序如何执行，取决于输入、输出映像寄存器的状态。

在每次扫描中，PLC只对输入采样一次，输出刷新一次，这可以确保在程序执行阶段，同一个扫描周期的输入映像寄存器和输出锁存器中的内容保持不变。每重复一次的时间就是一个扫描周期，其典型值为1～100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。

图1.1-11 PLC用户程序的执行过程