PLC的工作原理主讲教师：刘桂兰广州铁路职业技术学院轨电教研室
PLC的硬件系统组成PLC因为自身的特点，在工业生产的各个领域得到了越来越广泛的应用。而作为PLC的使用者，要正确地使用PLC去完成各类控制任务，首先需要了解PLC的基本工作原理。
一、PLC的工作方式PLC的CPU采用循环扫描工作方式。当程序执行到指令END后，再从头开始执行，周而复始地重复，直到停机或从运行状态切换到停止状态。对输入、输出进行集中输入采样，集中输出刷新。I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。
一、PLC的工作方式PLC是在硬件的支持下，通过执行反映控制要求的用户程序实现对系统的控制。为此，PLC采用循环扫描的工作方式。图1扫描过程示意图PLC循环扫描的工作过程如图1所示，包括内部处理、通信服务、输入处理、程序执行和输出处理。
一、PLC的工作方式PLC有运行（RUN）和停止（STOP）两种基本的工作方式。当处于停止（STOP）工作模式时，只执行前两个阶段，即只作内部处理与自诊断，以及与外部设备进行通信。上电复位后，PLC首先作内部初始化处理，清除I/O映像区中的内容；接着做自诊断，检测存储器、CPU及I/O部件状态，确认其是否正常；再进行通信处理，完成各外设（编程器、打印机等）的通信连接；还将检测是否有中断请求，如果有则进行相应的中断处理。在此阶段可对PLC联机下载程序。上述阶段确认正常，且PLC方式开关置于RUN位置时，PLC才进行循环扫描，即周而复始地执行上述所有阶段。
二、PLC的工作过程分析内部处理——在内部处理阶段，PLC首先诊断自身硬件是否正常，然后将监控定时器复位，并完成一些其它内部工作。通信服务阶段——在通信服务阶段，PLC要与其它的智能装置进行通信，如响应编程器键入的命令、更新编程器的显示内容。
二、PLC的工作过程分析输入（采样）处理阶段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。这种工作方式称为集中输入方式。扫描所有输入端子并将输入量（开／关“1”／“0”状态）顺序存入输入映像寄存器，此后关闭输入通道，转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入印象寄存器的内容也不会改变。
二、PLC的工作过程分析程序执行（处理）阶段在程序执行过程中根据程序执行需要，将有关元件的状态、数据读出，按程序要求进行逻辑运算和算术运算并将每步运算结果写入相关元件映像寄存器（有关存储器或数据寄存器）。因此，内部元件寄存器随程序执行在不断刷新。
二、PLC的工作过程分析输出处理（刷新）阶段在程序执行过程中根据程序执行需要，将有关元件的状态、数据读出，按程序要求进行逻辑运算和算术运算并将每步运算结果写入相关元件映像寄存器（有关存储器或数据寄存器）。因此，内部元件寄存器随程序执行在不断刷新。
二、PLC的工作过程分析因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输出采样阶段才能对输入状态进行重新采样。这种方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。
二、PLC的工作过程分析在用户程序中，如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只有输出刷新阶段才能对输出状态从输出映像寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保持在输出映像寄存器中。这种方式称为集中输出。对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
二、PLC的工作过程分析而大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。
二、PLC的工作过程分析当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化做出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入/输出相应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。从上述分析可知应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动期间的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后的时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。
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