PLC的循环扫描工作过程

尽管plc是在继电器控制系统基础上产生的，其基本结构又与微型计算机大致相同，但是其工作过程却与二者有较大差异。PLC的工作特点是采用循环扫描方式，理解和掌握PLC的循环扫描工作方式对于学习PLC是十分重要的。

PLC一个循环扫描工作过程主要包括CPU自检、通信处理、读取输入、执行程序和刷新输出5个阶段，如图所示。整个过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。

图 PLC的循环扫描工作过程

(1) CPU自检阶段

CPU自检阶段包括CPU自诊断测试和复位监视定时器。

在自诊断测试阶段，CPU检测PLC各模块的状态，若出现异常立即进行诊断和处理，同时给出故障信号，点亮CPU面板上的LED指示灯。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，停止执行程序。CPU的自诊断测试将有助于及时发现或提前预报系统的故障，提高系统的可靠性。

监视定时器又称看门狗定时器WDT(Watch Dog Timer)，它是CPU内部的一个硬件时钟，是为了监视PLC的每次扫描时间而设置的。CPU运行前设定好规定的扫描时间，每个扫描周期都要监视扫描时间是否超过规定值。这样可以避免由于PLC在执行程序的过程中进入死循环，或者由于PLC执行非预定的程序造成系统故障，从而导致系统瘫痪。如果程序运行正常，则在每次扫描周期的内部处理阶段对WDT进行复位（清零）。如果程序运行失常进入死循环，则WDT得不到按时清零而触发超时溢出，CPU将给出报警信号或停止工作。采用WDT技术也是提高系统可靠性的一个有效措施。

(2)通信处理阶段

在通信处理阶段，CPU检查有无通信任务，如果有则调用相应进程，完成与其他设备（例如，带微处理器的智能模块、远程I/O接口、编程器、hmi装置等）的通信处理，并对通信数据做相应处理。

(3)读取输入

在读取输入阶段，PLC扫描所有输入端子，并将各输入端的“通”/“断”状态存入相对应的输入映像寄存器中，刷新输入映像寄存器的值。此后，输入映像寄存器与外界隔离，无论外设输人情况如何变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入端状态的变化只能在下一个循环扫描周期的读取输入阶段才被拾取。这样可以保证在一个循环扫描周期内使用相同的输入信号状态。因此，要注意输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。

(4)执行程序阶段

可编程控制器的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按顺序排列。当PLC处于运行模式执行程序时，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则按先上后下、从左至右的顺序逐条执行程序指令。每扫描到一条指令，所需要的输入信号的状态均从输入映像寄存器中读取，而不是直接使用现场输入端子的“通”/“断”状态。在执行用户程序过程中，根据指令做相应的运算或处理，每一次运算的结果不是直接送到输出端子立即驱动外部负载，而是将结果先写入输出映像寄存器中。输出映像寄存器中的值可以被后面的读指令所使用。

(5)刷新输出阶段

执行完用户程序后，进入刷新输出阶段。可编程控制器将输出映像寄存器中的“通”/“断”状态送到输出锁存器中，通过输出端子驱动用户输出设备或负载，实现控制功能。输出锁存器的值一直保持到下次刷新输出。

在刷新输出阶段结束后，CPU进入下一个循环扫描周期。