电工基础知识第十九讲-PLC的的工作原理

2026-06-23 00:41:49

　　PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序输入到PLC (或用计算机下载到PLC)的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。PLC运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行(RUN)切换到停止(STOP)工作状态。把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成 个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。下面具体介绍PLC的扫描工作过程。其运行和信号处理示意如图所示。

　　PLC扫描工作方式主要分为三个阶段:输入扫描、程序执行、输出刷新。(1)输入扫描

　　PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号读入到寄存器-输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入扫描。PLC 在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入扫描阶段才被刷新。PLC的扫描速度很快，取决于CPU的时钟速度。(2)程序执行

　　PLC完成了输入扫描工作后，按顺序从0号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助维电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上，也就是物理输出是不会改变的。扫描时间取决于程序的长度、复杂程度和CPU的功能。(3)输出刷新

　　在执行到END指令，即执行完用户所有程序后，PLC上将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。扫描时间取决于输出模块的数量。从以上的介绍可以知道，PLC程序扫描特性决定了PLC的输入和输出状态并不能在扫描的同时改变，例如一个按钮开关的输入信号的输入刚好在输入扫描之后，那么这个信号只有在下一个扫描周期才能被读入。上述三个步骤是PLC的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。扫描时间通常由三个因素决定，一是CPU的时钟速度，越高档的CPU,时钟速度越高，扫描时间越短:二是10模块的数量，模块数量越少，扫描时间越短:三是程序的长度，程序长度越短，扫描时间越短。一般的 PLC执行容量为IK的程序约需要的扫描时间是1~ 10ms.

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