PLC的工作过程扫描周期

可编程控制器是一种工业控制计算机，它的工作原理是与计算机工作原理基本一致，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。

plc是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC的工作过程包括内部处理、通信处理、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段，如图所示。全过程扫描一次所用的时间称为扫描周期或工作周期。

图 PLC的工作过程

在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部各硬件是否正常。

在通信处理阶段，CPU自动检测各通信接口的状态，处理通信请求。

PLC有两种工作状态，即停止(STOP)状态和运行(RUN)状态。当PLC处于停止(STOP)状态时，只完成内部处理和通信处理工作。当PLC处于运行(RUN)状态时，还要完成其他三个阶段。

CPU在处理程序时，输入信号不是直接从输入点读取的，运算结果也并不直接送到实际输出点。在PLC的存储器中，设置了两个映像寄存器：输入映像寄存器和输出映像寄存器，用于存放输入信号和输出信号的状态。输入映像寄存器和输出寄存器统称I/O映像寄存器。

PLC的程序执行过程一般分为输入处理、程序执行和输出处理三个阶段。

(1)输入处理阶段

在输入处理阶段，PLC以扫描方式依次地读人所有输入状态和数据，并将它们存入输入映像寄存器中。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，由于输入映像寄存器与外界隔离，即使输入状态和数据发生变化，输入映像寄存器的状态和数据也不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。因此不会造成运算结果的混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(2)程序执行阶段

在用户程序执行阶段，根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右，先上后下的顺序逐句扫描。然后根据逻辑运算的结果，刷新输出映像寄存器的状态，输出映像寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。在用户程序执行过程中，只有输入点在输入映像寄存器内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在输出映像寄存器的状态和数据都有可能随着程序的执行随时发生变化。因扫描是从上到下顺序进行，所以前面程序执行结果会对后面的程序起作用，影响后面程序的执行结果；而后面扫描的结果却不能影响前面的扫描结果，只能到下一个扫描周期才能对上面的程序起作用。

(3)输出处理阶段

当所有指令执行完毕后，PLC就进入输出刷新阶段。输出映像寄存器的状态被送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

(4) PLC循环扫描工作的特点

在一个扫描周期内，输入状态在输入采样阶段进行．输出状态在输入刷新阶段才被送出，这种方式称为集中采样、集中输出。

①定时集中采样。PLC对输入端子的扫描只是在输入处理阶段进行，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态端进行新的扫描。这种定时集中采样的工作方式，保证了CPU执行程序时和输入端子隔离断开，输入端的变化不会影响CPU的工作，提高了PLC的抗干扰能力。

②集中输出。PLC在一个工作周期内，其输出暂存器中的数据跟随输出指令执行的结果而变化，而输出锁存器中的数据一直保持不变，直到输出阶段才对输出锁存器的数据刷新。这种集中输出的工作方式使PLC在执行程序时，输出锁存器一直与输出端子处于隔离断开状态，从而也保证了PLC的抗干扰能力，提高了PLC的可靠性。

一般小型PLC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，但从根本上提高了系统的抗干扰能力．系统的可靠性强。对大中型PLC，由于I/O点数多，控制功能强，采用可变的扫描顺序，可以采用分时分批地进行顺序扫描，提高系统的响应速度，缩短扫描周期。