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2- PLC的工作原理
最初研制生產的PLC主要用于代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：
（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。
（2）PLC是采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描，從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等工作。如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。
為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區別了。
1、掃描技術
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段，如圖1-3。


（1）輸入采樣階段
CPU將全部現場輸入信號，如按鈕、限位開關、速度繼電器的通斷狀態以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內，這一過程稱為輸入采樣。輸入采樣結束后進入程序執行階段后，期間即使輸入信號發生變化，輸入映像寄存器內數據不再隨之變化，直至一個掃描循環結束，下一次輸入采樣時才會更新。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
（2）用戶程序執行階段
在用戶程序執行階段，若不出現中斷或跳轉指令，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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。
（3）輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

(1)上電初始化
　　PLC上電后，首先對系統進行初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及清除內部繼電器、復位定時器等。
　　(2)CPU自診斷
　　在每個掃描周期須進行自診斷，通過自診斷對電源、PLC內部電路、用戶程序的語法等進行檢查，一旦發現異常，CPU使異常繼電器接通，PLC面板上的異常指示燈LED亮，內部特殊寄存器中存入出錯代碼并給出故障顯示標志。如果不是致命錯誤則進入PLC的停止（STOP）狀態；如果是現致命錯誤時，則CPU被強制停止，等待錯誤排除后才轉入STOP狀態。
　　(3)與外部設備通信
　　與外部設備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換，然后進行PLC工作狀態的判斷。
　　PLC有STOP和RUN兩種工作狀態，如果PLC處于STOP狀態，則不執行用戶程序，將通過與編程器等設備交換信息，完成用戶程序的編輯、修改及調試任務；如果PLC處于RUN狀態，則將進入掃描過程，執行用戶程序。
2、PLC的I/O響應時間
為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。
為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式（掃描技術）。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業控制系統慢的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。

3、PLC控制與傳統電氣控制的差異詳解
(1)PLC中繼電器元件物理結構不同于電氣元件
　　PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲器中的一個存儲位，與電氣元件的物理結構不同。
　　(2)PLC中繼電器元件的通斷狀態不同于電氣元件
　　梯形圖中繼電器元件的通斷狀態與相應存儲位上的保存的數據相關，如果該存儲位的數據為“1”，則該元件處于“通”狀態，如果該位數據為“0”，則表示處于“斷”狀態。與電氣元件實際的通斷狀態不同。
　　(3)PLC中繼電器元件狀態切換過程不同于電氣元件
　　梯形圖中繼電器元件的狀態切換只是PLC對存儲位的狀態數據的操作，如果PLC對常開觸頭等效的存儲位數據賦值為“1”，就完成動合操作過程，同樣如對常閉觸頭等效的存儲位數據賦值為“0”，就可完成動斷操作過程，切換操作過程沒有時間延時。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時，必定有時間延時，且一般要經過先斷開后閉合的操作過程。
　　(4)PLC中繼電器所屬觸頭數量與電氣元件不同
　　如果PLC從輸入繼電器I0.0相應的存儲位中取出了位數據“0”，將之存入另一個存儲器中的一個存儲位，被存入的存儲位就成了受I0.0繼電器控制的一個常開觸頭，被存入的數據為“0”；如在取出位數據“0”之后先進行取反操作，再存入一個存儲器的一個存儲位，則該位存入的數據為“1”，該存儲位就成了受繼電器I0.0控制的一個常閉觸頭。
　　只要PLC內部存儲器足夠多，這種位數據轉移操作就可無限次進行，而每進行一次操作，就可產生一個梯形圖中的繼電器觸頭，由此可見，梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復使用。
    但是PLC內部的線圈通常只能引用一次，如需重復使用同一地址編號的線圈應慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數量是有限的。
　　　5）PLC中繼電器動作過程與電氣元件不同
　　PLC程序的工作原理可簡述為由上至下、由左至右、循環往復、順序執行。與繼電器控制線路的并行控制方式存在差別，見圖1-4。
　　圖1-4a)控制圖中，如果為傳統電氣控制線路，由于是并行控制方式，首先是線圈KM1與線圈KM2均通電，然后因為常閉觸頭KM2的斷開，導致線圈KM1斷電。
　　如果為PLC控制，當I0.0接通后，線圈Q0.0和Q0.1都通電，完成第一次掃描；進入第二次掃描后，線圈Q0.0因常閉觸點Q0.1斷開而斷電，而Q0.1通電。
　　圖4-12b)控制圖中，如果為傳統電氣控制線路，線圈KM1與KM2首先均通電，然后KM1斷電。
　　如果為PLC控制，則當頭I0.0接通，首先線圈Q0.1通電，掃描到第二行的Q0.1常閉觸頭時該觸頭處于斷開狀態，導致線圈Q0.0始終不能通電。

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