4.2PLC的工作方式（课件）-《电器及PLC控制技术》同步教学（北京邮电大学出版社）

第四章PLC的基本结构与工作方式 第二节 PLC的工作方式 一、基本控制原理 传统的继电器控制系统通常由三个基本部分组成，即输入部分、逻辑部分和输出部分。其中，输入部分通常由各类按钮、开关等组成；逻辑部分是指用导线将各种继电器及其触点连接成的实现一定逻辑功能的控制线路；输出部分是指各种电磁线圈以及信号灯等执行电器元件。 继电器控制系统是根据各种输入条件（如按下按钮等）去执行逻辑控制线路，再由逻辑线路的动作结果去驱动执行元件（如指示灯）。其中，逻辑线路是按被控制对象实际需要的动作要求而设计，并由许多继电器按某种固定方式接好的控制线路。由于是接好的控制线路，所以不能灵活变更逻辑控制功能。 第二节 PLC的工作方式 和继电器控制系统类似，PLC也是由输入部分、逻辑部分（内部控制电路）和输出部分组成，如图4-4所示。 输入、输出部分前面已介绍过，逻辑部分（内部控制电路）是由用户根据不同的控制要求编制的程序所组成，其作用是按用户程序的控制要求对输入信息进行运算处理，并将结果送到输出部分。PLC内部除有输入、输出继电器外，还有多种类型的器件，如定时器、计数器、辅助继电器等。这些器件都是“软器件”，这些“软器件”均在PLC内部，不能对外输入、 输出。用户编写程序的过程，就是 将这些“软器件”进行内部“软连线”， 它等效于继电器控制的“硬接线”。 第二节 PLC的工作方式 PLC通过编程器编制控制程序，即将PLC内部的各种逻辑部件按照控制工艺要求进行组合以达到一定的逻辑功能。PLC将输入信息采入内部，执行逻辑部件组合后实现其逻辑功能，最后输出控制要求，这就是PLC基本控制原理。 二、工作方式 PLC采用循环扫描工作方式，它是在系统软件 控制下，顺次扫描输入点的状态，再按用户 程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发 出相应的控制信号。 为了提高PLC运行的稳定性和可靠性，并及时 接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间， 还要进行故障自诊断和处理编程器等的通信， 其扫描过程如图4-5所示。 第二节 PLC的工作方式 （一）自诊断 PLC在每次扫描用户程序以前，先执行故障自诊断程序，自诊断内容一般包括输入、输出部分、存储器、CPU、电源等部分的故障诊断。一旦发现异常，PLC将启动关机程序，保留现行工作状态，把所有输出点状态置成“OFF”后停机，并发出警报信号和显示出错误信号。若自诊断正常，则继续向下扫描。 （二）与编程器等通信 自诊断结束后，如果没有发现故障，PLC即检查是否有编程器等的通信请求，若有则进行相应处理。例如，接收由编程器送来的命令和各种数据，并把要显示的状态、数据和有关信息发送给编程器的显示部分进行显示。 第二节 PLC的工作方式 （三）输入采样阶段 完成与外界通信以后，PLC即开始扫描各输入点，读入各点的状态和数据，例如，各输入点的通、断，A/D转换值等，并把这些状态和数据写入到存储器的输入映象寄存器中，供执行用户程序时使用，这一阶段就称为输入采样阶段。 （四）执行程序阶段 输入采样结束后，将进入程序执行阶段。在此阶段，PLC从用户程序存储器的最低地址所存放的第一条程序指令开始执行。在无中断或跳转控制的前提下，按存储器地址递增的方向依次执行用户程序。根据输入映象寄存器中的数据和程序要求，解算出相应的结果，并按该结果更新输出缓冲区中的内容，直到用户程序结束或执行到用户程序的末地址为止。在这种工作方式下，每扫描一次，所有的用户程序都被执行一次。 第二节 PLC的工作方式 （五）输出刷新阶段 PLC在执行用户程序的同时，还要更新输出缓冲区的内容。程序执行完毕，CPU即发出信号把输出缓冲区的内容按规定的次序，通过输出模块把内部逻辑信号变换成与执行机构相应的电信号输出，驱动生产现场执行机构，完成控制任务。 在一次完成上述五步操作之后，PLC又从自诊断开始进行下一次扫描。PLC就这样不断反复循环，完成生产的连续控制，直到接收到停止操作指令、停电、出现故障等才停止工作。这样工作方式通常称为串行工作方式。 PLC这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期。在正常运行情况下，PLC不需要经常用编程器进行干预，即要处理的通信请求不多。若不考虑这个因素，PLC的一个扫描周期T为： T=（读入一点的时间×输入点数）+（运算速度×程序步数）+（输出一点的时间×输出点数）+故障诊断时间 由于PLC采有循环扫描的工作方式，与工业生产现场中一些需要反复执行的一系列操作的工作方式相似。因此，PLC的程序可以与机器的动作过程一一对应，直观明了，容易编写。 第二节 PLC的工作方式 三、集中采样、集中输出工作方式的特点 （一）输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入端子的状态存入内