PLC的工作原理

一、PLC控制系統的等效工作電路

PLC控制系統的等效工作電路可分為三部分，即輸入部分、内部控制電路和輸出部分。輸入部分采集輸入信号，輸出部分就是系統的執行部件。這兩部分與繼電器控制電路相同。内部控制電路通過編程方法實現控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。其等效工作電路如圖5-4所示。

圖5-4　PLC控制系統的等效工作電路

1、輸入部分

輸入部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信号經PLC輸入接線端子去驅動輸入繼電器的線圈。每個輸入端子與相同編号的輸入繼電器有着惟一确定的對應關系。當外部的輸入元件處于接通狀态時，對應的輸入繼電器線圈“得電”（注意：這個輸入繼電器是PLC内部的“軟繼電器”，就是我們在前面介紹過的存儲器基本單元中的某一位，它可以提供任意多個動合觸點或動斷觸點供PLC内部控制電路編程使用）。

圖5-5　PLC程序執行的過程

1、輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序将所有輸入端的輸入信号狀态（開或關，即ON或OFF、“1”或“0”）讀入到輸入映像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信号的采樣，或稱輸入處理。接着轉入程序執行階段，在程序執行期間，即使輸入狀态變化，輸入映像寄存器的内容也不會改變。輸入狀态的變化隻能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

2、程序執行階段

在程序執行階段，PLC對程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上後下、先左後右的順序進行掃描。每掃描到一條指令時，，需要的輸入狀态或其它元素的狀态分别由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而将執行結果寫入元素映像寄存器中。也就是說，，于每個元素來說，元素映像寄存器中寄存的内容，，随程序執行的進程而變化。

3、輸出刷新階段

當程序執行完後，進入輸出刷新階段。此時，元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀态轉存到輸出鎖存電路，再驅動用戶輸出設備（負載），這就是PLC的實際輸出。

PLC重複地執行上述三個階段，每重複一次的時間就是一個工作周期（或掃描周期）。工作周期的長短與程序的長短（即組成程序的語句多少）有關，通常為幾十毫秒。

PLC在每次掃描中，對輸入信号采樣一樣，對輸出刷新一次。這就保證了PLC在執行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的内容或數據保持不變。

四、PLC對輸入/輸出的處理規則

總結上面分析的程序執行過程，可以得出PLC對輸入／輸出的處理規則，如圖5-6所示。對應于圖中的數字标号說明如下：

圖5-6　PLC對輸入/輸出的處理規則

①輸入映像寄存器的數據，取決于輸入端子在上一個工作周期的輸入采樣階段所刷新的狀态。

②輸出映像寄存器（包含在元素映像寄存器中）的狀态，由程序中輸出指令的執行結果确定。

③輸出鎖存電路中的數據，由上一個工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中的數據來确定。

④輸出端子上的輸出狀态，由輸出鎖存電路中的數據來确定。

⑤程序執行中所需的輸入、輸出狀态（數據），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。

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