在分析PLC工作方式之前，首先分析一下繼電器控制系統(tǒng)的工作方式。一種繼電器控制系統(tǒng)如圖2-7所示，它有三條支路。當(dāng)按下按鈕SB1，中間繼電器K得電，中間繼電器K的常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM1、KM2同時(shí)得電動(dòng)作，所以，繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。

  1.PLC工作原理

  與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CPU是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以，程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，在時(shí)間上形成串行工作方式。PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。用PLC實(shí)現(xiàn)圖2-7繼電器控制系統(tǒng)的功能，如圖2-8所示。CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。由于CPU運(yùn)算速度極高，各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際I/O的響應(yīng)是有滯后的。圖2-8中，左邊是PLC的輸入端，PLC采集現(xiàn)場(chǎng)的各種控制信息。右邊是PLC的輸出端，將程序執(zhí)行的結(jié)果按照順序完成相應(yīng)的電器動(dòng)作。在PLC的存儲(chǔ)器中，

  圖2-8用PLC實(shí)現(xiàn)功能控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

  設(shè)置了一片區(qū)域來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。CPU以字節(jié)(8位)為單位來(lái)讀寫I/O映像寄存器。PLC采集輸入信號(hào)有兩種方式:

  (1)集中采樣輸入方式一般在掃描周期的開始或結(jié)束將所有輸入信號(hào)(輸入元件的通/斷狀態(tài))采集并存放到輸入映像寄存器(PII)中。當(dāng)外接的輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合。反之，外接電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。執(zhí)行用戶程序所需輸入狀態(tài)均在輸入映像寄存器中取用，而不是實(shí)際的I/O點(diǎn)。

  (2)立即輸入方式隨程序的執(zhí)行需要哪一個(gè)輸入信號(hào)就直接從輸入端或輸入模塊取用這個(gè)輸入狀態(tài)，如“立即輸入指令”就是這樣。此時(shí)，輸入映像寄存器的值未被更新，到下一次集中采樣輸入時(shí)才變化。

  同樣，PLC對(duì)外部的輸出控制也有集中輸出和立即輸出兩種方式。集中輸出方式在執(zhí)行用戶程序時(shí)不是得到一個(gè)輸出結(jié)果就向外輸出一個(gè)，而是把執(zhí)行用戶程序所得的所有輸出結(jié)果，先后全部存放在輸出映像寄存器(PIQ)中，執(zhí)行完用戶程序后所有輸出結(jié)果一次性向輸出端或輸出模塊輸出，使輸出部件動(dòng)作。這樣做的好處在于:程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，同時(shí)，用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點(diǎn)快得多，提高了程序執(zhí)行速度。立即輸出方式是在執(zhí)行用戶程序時(shí)將該輸出結(jié)果立即向輸出端或輸出模塊輸出，如“立即輸出指令”就是這樣，此時(shí)輸出映像寄存器的內(nèi)容也更新。

  PLC對(duì)I/O信號(hào)的傳送還有其他方式。例如，有的 PLC采用I/O刷新指令，在需要的地方設(shè)置這類指令，可對(duì)此時(shí)的全部或部分輸入點(diǎn)信號(hào)讀入一次，以刷新輸入映像寄存器內(nèi)容；或?qū)⒋藭r(shí)的輸出結(jié)果立即向輸出端或輸出模塊輸出。又如，有的 PLC上有I/O的禁止功能，實(shí)際上是關(guān)閉了I/O傳送服務(wù)，這意味著此時(shí)的I/O信號(hào)不讀入、也不輸出、

  PLC有RUN 和STOP兩種工作模式:在RUN 模式下，通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能；在STOP模式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，并將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到PLC。如果有致命錯(cuò)誤，在消除它之前不允許從STOP模式進(jìn)入RUN 模式。PLC操作系統(tǒng)存儲(chǔ)非致命錯(cuò)誤，供用戶檢查，但不會(huì)從RUN 模式自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。

  可以用模式開關(guān)來(lái)改變工作模式。CPU 模塊上的模式開關(guān)在STOP位置時(shí)，將停止用戶程序的運(yùn)行:在RUN位置時(shí)，將啟動(dòng)用戶程序的運(yùn)行。模式開關(guān)在STOP或TERM(Terminal，終端)位置時(shí)，電源通電后CPU自動(dòng)進(jìn)入STOP模式:在 RUN 位置時(shí)，電源通電后自動(dòng)進(jìn)入RUN 模式。