【16】PLC工作原理

林慧玲發(fā)布于2015-01-13 15:28 12 0 標(biāo)簽：三菱連載,PLC

《三菱FX PLC編程與應(yīng)用入門》

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2．2、PLC工作原理
PLC采用循環(huán)掃描工作方式，它周而復(fù)始地依一定的順序來(lái)完成PLC所承擔(dān)的系統(tǒng)管理工作和應(yīng)用程序的執(zhí)行。

循環(huán)掃描工作是一種分時(shí)串行處理方式，與繼電控制系統(tǒng)的并行處理方式是完全不同的。

2.2.1、PLC工作模式
PLC有運(yùn)行（RUN）與停止（STOP）兩種基本工作模式，有內(nèi)部處理等五種工作處理階段。如圖所示

1.STOP工作模式（編程模式）

在STOP工作模式，PLC反復(fù)執(zhí)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等工作
（1）在內(nèi)部處理階段，PLC首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)位定時(shí)器，然后進(jìn)行自診斷。檢測(cè)CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作任務(wù)。以確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

（2）在通信服務(wù)階段，PLC主要是和編程器件作通信聯(lián)系，進(jìn)行用戶程序的編寫和修改，更新編程器的顯示內(nèi)容。

2、RUN工作模式(運(yùn)行模式)
在RUN工作模式，PLC也是反復(fù)執(zhí)行五個(gè)階段的操作，而輸入處理，程序處理，輸出處理，則是PLC執(zhí)行用戶程序的三個(gè)階段。

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其用戶程序工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入處理、用戶程序執(zhí)行和輸出處理三個(gè)階段。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。如下圖所示

（1）輸入采樣處理階段
PLC的CPU不能直接與外部接線端子聯(lián)系。送到PLC輸入端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換、光電隔離、濾波處理等一系列電路進(jìn)入緩沖器等待采樣，沒有CPU的采樣信號(hào)，外部信號(hào)不能進(jìn)入映像寄存器。

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)映象寄存器內(nèi)。在此，輸入映象寄存器被刷新。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。直至下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

（2）用戶程序執(zhí)行處理階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。

（3）輸出刷新處理階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)集中刷新所有的輸出鎖存電路，然后傳送到各相應(yīng)的輸出端子，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的實(shí)際負(fù)載。這才是PLC的真正輸出，這是一種集中輸出的方式，輸出端口的狀態(tài)要保存一個(gè)掃描周期。

用戶程序執(zhí)行過(guò)程，集中采樣與集中輸出的方式是PLC的一大特點(diǎn)，在采樣期間，將所有輸入信號(hào)一起讀入，此后在整個(gè)程序處理過(guò)程中，PLC系統(tǒng)與外界隔離，直至集中輸出控制信號(hào)。外界信號(hào)狀態(tài)的變換要到下一個(gè)工作周期才能被PLC采樣，這樣就從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了工作的可靠性。

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