PLC的工作原理

PLC控制系統等效工作電路可分為3個部分，即輸入部分、邏輯部分和輸出部分。輸入部分和輸出部分與繼電器控制電路相同，邏輯部分是通過編程方法實現的控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。

PLC系統等效工作電路圖

(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輸入接線端子驅動輸入繼電器線圈。每個輸入端子與其相同編号的輸入繼電器有着唯一确定的對應關系。 當外部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”，即PLC内部存儲單元中的某個位)。為使輸入繼電器的線圈“得電”，即讓外部輸入元件的接通狀态寫入與其對應的基本單元中去，輸入回路要有電源。輸入回路所使用的電源，可以是PLC内部提供的24 V直流電源(其負載能力有限)，也可以是PLC外部的獨立交流或直流電源。需要注意的是:輸入繼電器的線圈隻能由來自現場的輸入元件(如按鈕、傳感器、行程開關的觸點以及各種檢測和保護器件的觸點或動作信号等)驅動，而不能用編程的方式去控制。所以，在梯形圖程序中，隻能使用輸入繼電器的觸點，不能使用輸入繼電器的線圈。(2)邏輯部分。内部控制邏輯是指由用戶程序規定的邏輯關系對輸入/輸出信号的狀态進行監測、判斷、運算和處理，然後得到相應的輸出。一般用戶常使用梯形圖語言編程。(3)輸出部分。輸出部分是由PLC内部以及與内部相隔離的輸出繼電器的外部動合觸點、輸出接線端子、外部驅動電路組成，用來驅動外部負載。PLC的内部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了為内部控制電路提供編程用的任意多個動合、動斷觸點外，還為外部輸出電路提供一個實際的與輸出接線端子相連的動合觸點。驅動外部負載電路的電源必須由外部電源提供，電源種類及規格可根據負載要求去配備。（2) PLC 的工作過程PLC的工作過程與微型計算機有很大的差别。小型PLC的工作過程有兩個顯著特點：一個是周期性掃描:另一個是集中批處理。PLC在運行過程中總是處于不斷循環的順序掃描過程中。每次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU 從第一條指令 開始，按順序逐條地執行用戶程序直到用戶程序結束，然後返回第一條指令 開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而複始地重複上述循環掃描工作的。每個掃描周期長短不一，這主要取決于程序的長短、複雜程度、掃描速度、每一個掃描周期不同的執行情況等。 小型PLC的工作過程大緻可以分為4個掃描階段：公共處掃描階段（自檢），輸入采樣掃描階段，執行用戶程序階段，輸出刷新掃描階段。公共處理掃描階:其包括PLC自檢、執行來自外設的命令以及對警戒時鐘(即看門狗定時器)清零。輸入采樣掃描階段：這是第一個集中批處理階段。在這個階段，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信号，而不管端子上是否接線。CPU順序讀取全部輸入端，并将所有采集到的信号寫到輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新。輸入采樣階段結束後，在當前掃描周期内，輸入映像寄存器中的内容不變，所以，一般來說，輸入信号的寬度要大于一個掃描周期或者說輸入信号的頻率不能太高，否則很可能造成信号的丢失。執行用戶程序掃描階段：本階段PLC對用戶程序按從左到右、自上而下的順序進行掃描，逐個采集所有輸入端子上的信号，每掃描到一條指令，所需要的信息從輸入映像寄存器或元件映像寄存器中去讀取。每次運算結果，都立即寫入元件映像寄存器中，以備後邊掃描時所利用。對輸出繼電器的掃描結果，不是馬上去驅動外部負載，而是将結果寫入元件映像寄存器中的輸出映像寄存器中，待輸出刷新階段集中進行批處理。輸出刷新掃描階段： CPU 對全部用戶程序掃描結束後，将元件映像寄存器中的各輸出繼電器狀态同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經輸出端子去驅動各輸出繼電器所帶的負載。在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀态不會改變。輸出刷新階段結束後，CPU 将自動進入下一個掃描周期。由PLC的工作特點可知，PLC 對輸入/輸出的處理規則如下:(1)輸入映像寄存器中的數據是在輸入采樣掃描階段掃描到的輸入信号的狀态，在本掃描周期内，這些數據不随外部信号的變化而變化。(2)輸出映像寄存器( 包含在元件映像寄存器中)的數據取決于輸出指令的執行結果。(3)輸出鎖存器的數據，由上一次輸出刷新期間從輸出映像寄存器中集中寫入。(4)輸出端子的接通和斷開狀态，由輸出鎖存器中的數據決定。(5)執行程序中所需要的數據是從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器及其他各元件映像寄存器中讀取。

PLC對輸入輸出的處理規則

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