PLC工作方式及过程解析

PLC是一种由程序控制运行的设备，其工作方式与微型计算机不同，微型计算机运行到结束指令END时，程序运行结束。PLC运行程序时，会按顺序依次逐条执行存储器中的程序指令，当执行完最后的指令后，并不会马上停止，而是又重新开始再次执行存储器中的程序，如此周而复始，PLC的这种工作方式称为循环扫描方式。

PLC的工作过程如图5-17所示。

1.上电初始化

PLC上电后，首先对系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查、停电保持范围设定及清除内部继电器、复位定时器等。

2.CPU自我诊断

图5-17 PLC的工作过程

在每个扫描周期必须进行自我诊断，通过CPU的自我诊断对电源、PLC内部电路、用户程序的语法等进行检查，一旦发现异常，CPU使异常继电器接通，PLC面板上的异常指示灯LED亮，内部特殊寄存器中存入出错代码并给出故障显示标志。如果不是致命错误，则进入PLC的停止（STOP）状态；如果出现致命错误，则CPU被强制停止，等待错误排除后才转入STOP状态。

3.与外围设备通信

与外围设备通信阶段，PLC与其他智能装置、编程器、终端设备、彩色图形显示器、其他PLC等进行信息交换，然后进行PLC工作状态的判断。(www.xing528.com)

PLC有STOP（停止）和RUN（运行）两种工作状态，如果PLC处于STOP状态，则不执行用户程序，将通过与编程器等设备交换信息，完成用户程序的编辑、修改及调试任务；如果PLC处于RUN状态，则将进入扫描过程，执行用户程序。

4.扫描过程

通信接口与外围设备通信完成后，系统开始进行输入采样，检测输入设备（开关、按钮等）的状态，然后根据输入采样结果依次执行用户程序，程序运行结束后对输出进行刷新，即输出程序运行时产生的控制信号。以上过程完成后，系统又返回，重新开始CPU自我诊断，以后不断重复上述扫描过程。

PLC上电后周而复始地执行上述工作过程所需的时间称为扫描周期，一般为1～100ms。扫描周期与CPU执行指令的速度、用户程序的长短和执行每条指令占用的时间有很大的关系。

PLC一个扫描周期主要可分为输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段。

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。

在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。由于输入刷新阶段是紧接输出刷新阶段后马上进行的，所以亦将这两个阶段统称为I/O刷新阶段。实际上，除了执行程序和I/O刷新外，PLC还要进行各种错误检测（自诊断功能）并与编程工具通信，这些操作统称为“监视服务”，一般在程序执行之后进行。