PLC是如何工作的

    在了解了PLC的硬件构成及软件构成后，概括PLC的工作就比较容易了。简单地说，PLC是在系统程序的管理下，依据用户程序的安排，结合输入信号的变化，确定输出口的状态，以推动输出口上所连接的现场设备工作。当然，这不是PLC工作的全部内容，全部内容要复杂一些。    图2-10是较详细的PLC运行框图。从图中可知，PLC的工作过程除了与应用程序相关的处理外还有许多内部管理工作，如通信服务、故障自诊断等，这些也是必不可少的。图2-10还告诉我们，PLC有两种运行方式，一种为STOP方式，一种为RUN方式，只有运行方式中，PLC才执行用户程序，并输出运算结果。STOP及RUN方式的选择可以通过机器外部的开关或通过程序加以控制。
      图2-10    PLC的工作过程    PLC工作原理中相对继电器电路最重要的区别是串行工作方式，这里有两层含义：    首先，图2-10中所含各项工作内容是分时完成的。为了说明的方便，选择PLC工作过程中与控制任务最直接的三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新加以说明。图2-11为这三个阶段的工作过程示意图。    (1)输入采样阶段。PLC将各输入状态存入内存中对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变。
      图2-11    PLC扫描的工作过程    (2)程序执行阶段。PLC根据最新读入的输入信号状态，执行一次应用程序，结果存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，各个元件（软继电器）的状态会随着程序执行过程而变化。    (3)输出刷新阶段。在所有指令执行完毕后，一次性地将程序执行结果送到输出端子，驱动外部负载。    可以简单地将以上三个阶段工作完成一遍的过程叫做一个扫描周期，PLC的工作就是周而复始地执行扫描周期。但是如果综合一下以上三个工作阶段的工作内容后不难知道，在本扫描周期的程序执行阶段发生的输入状态变化是不会影响本周期的输出的。这正像一个人在小河边用手捕捉青蛙时的情形。人的眼睛看到青蛙的位置，这好比是输入采样，大脑反映想将青蛙捉住，这好比程序的执行，接下来大脑指挥身体的各部分做出捕捉的动作，这好比输出刷新。但当捉青蛙的手已伸出去还没有接触到青蛙时，青蛙跳走了，手却仍然向青蛙原来所在的位置运动。这是因为手的运动是根据青蛙跳走前扫描周期中输入的信息动作的。而无论是输入采样，还是程序执行，还是输出刷新，每一个动作都需要时间。    分时工作的更深入的内容是在程序执行阶段中，指令的执行是分时的。对于梯形图程序，分时执行可理解为从左至右、从上而下执行梯形图程序的各个支路。对于指令表程序，可以理解为依指令的顺序逐条执行指令表程序。    分时是计算机工作的特点，正像人在某个瞬间只能处理一件事情一样，计算机在某个瞬间只能做一个具体的动作。这就叫串行工作方式。而继电接触器控制系统是并行工作方式。在图2-12(a)中，三条继电器支路是并行工作的，当按下按钮SB1，中间继电器K得电，K的两个触点闭合，接触器KM1、KM2同时得电工作。这就是“并行”的含义。    而PLC的情况则不同，在图2-12 (b)中，图中方框表示PLC，方框中的梯形图代表PLC中装有的控制程序，经和图2-12 (a)中继电器电路比较，知道它们的逻辑关系是一样的。PLC输入接口上接有按钮SB1、SB2和电池，输出接口上接有接触器KM1、KM2，当SB2没有被按下，SB1被按下时，PLC的继电器I0.0、I0.1接通，PLC内部继电器M10.0工作并使PLC的继电器Q0.0及Q0.1工作。但是，M10.0和Q0.0、Q0.1的接通工作不是同时的。以I0.1接通为计时起点，M10.0接通要晚3条指令的执行时间，Q0.1接通要晚7条指令执行的时间。  
      图2-12    继电器与PLC控制方式比较    (a)继电控制系统简图；(b)用PLC实现控制功能的接线示意    那么这种动作的滞后会不会影响控制对象的工作呢，答案是一般不会，由于PLC的工作速度高，整个扫描周期一般只有几十至几百毫秒，这对于工厂矿山的一般的控制设备是完全可以满足的。对于时间要求非常严格的场合，要求立即输入与立即输出响应就只有靠计算机的中断功能来完成了。    概括而言，PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。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就是这样周而复始地工作的。