PLC I/O信号传递滞后的原因

    从PLC的输入端有一个输入信号发生变化，到PLC输出端对该变化做出响应，需要一段时间，这段时间称作响应时间或滞后时间，这种现象则称为PLC输入/输出响应的滞后现象。

    综合分析I/O信号滞后现象的产生原因，大致有以下几个方面：

   1)输入滤波器有时间常数。输入电路中的滤波器对输入信号有延迟作用，时间常数越大，延迟作用越大。

   2)输出继电器存在机械滞后。从输出继电器的线圈得电到其触点闭合需要一段时间，这取决于输出电路的硬件参数，如CPM2AH输出继电器的滞后时间为15ms。

   3)循环扫描工作方式。PLC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执行用户程序等都需要时间，必定产生扫描（时间）周期。这是PLC输入/输出响应出现滞后现象的最主要的原因。

   I/O信号传递滞后的波形如图1-13所示。

    图1-13    I/O信号传递滞后时间

   (a)梯形图；(b)最小I/O响应时间；(c)最大I/O响应时间

    在图1-13 (a)给出的梯形图中，从输入触点闭合到输出触点闭合有一段延迟时间，称为I/O响应时间。图1-13 (b)为最小I/O响应时间，即在第一个周期的I/O刷新阶段，输入信号已经在输入电路的输出端反映出来，CPU将其写入输入映像寄存器，经过程序执行后，结果在第二个周期的I/O刷新阶段被输出，这种情况下，I/O响应时间最小，为输入ON（响应）延时时间、一个扫描周期和输出ON（响应）延时时间之和。图1-13 (c)为最大I/O响应时间，即在第一个周期的I/O刷新阶段刚结束，输入信号恰好在输入电路的输出端反映出来，由于错过了第一个周期的I/O刷新阶段，CPU在第一个周期不能读取，而要等到第二个扫描周期的I/O刷新阶段，才能被CPU写入输入映像寄存器，经过程序执行后，结果在第三个扫描周期的I/O刷新阶段被输出，这种情况下，I/O响应时间最大，为输入ON（响应）时间、两个扫描周期和输出ON（响应）时间之和。

    由于CPU的运算处理速度很快，因此PLC的扫描周期都相当短，对于一般工业控制设备来说，这种滞后还是完全可以被接受的。而对于一些输入/输出需要作出快速响应的工业控制设备，PLC除了在硬件系统上采用快速响应模块、高速计数模块等以外，也可在软件系统上采用中断处理等措施，来尽量缩短滞后时间。同时，在用户程序语句的编写安排上，也是完全有潜力可以挖掘的。因为在PLC循环扫描过程中，占据时间最长的是用户程序的处理阶段，所以，对于一些大型的用户程序，如果编写得简略、紧凑、合理，也有助于缩短滞后时间。