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plc可編程控制器工作原理-循環(huán)掃描方式(MAA)
 
 

image.png

PLC 的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本一致,都具有相同的基本結(jié)構(gòu)和相同的指令執(zhí)行原理。但是,兩者在工作方式上卻有著重要的區(qū)別,不同點(diǎn)體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時,一旦執(zhí)行到 END 指令,程序運(yùn)行結(jié)束,且計(jì)算機(jī)對輸入、輸出信號進(jìn)行實(shí)時處理;
而 PLC 的 CPU 采用循環(huán)掃描工作方式,當(dāng)程序執(zhí)行到 END 后,再從頭開始執(zhí)行,周而復(fù)始地重復(fù),直到停機(jī)或從運(yùn)行切換到停止。對輸入、輸出進(jìn)行集中輸入采樣,集中輸出刷新。I/O 映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各結(jié)果的狀態(tài);

plc的循環(huán)掃描工作方式

可編程控制器在硬件的支持下通過執(zhí)反映控制要求的用戶程序從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制;
為此plc采用循環(huán)掃描的工作方式。入下圖所示,它包含5個階段分別是: 內(nèi)部處理與自診斷、與外設(shè)進(jìn)行通訊處理、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新;
plc有運(yùn)行(run)和停止(stop)兩種基本工作模式;

image.png

停止模式

停止模式下,只執(zhí)行前兩個階段,內(nèi)部處理與自診斷以及與外部設(shè)備進(jìn)行通訊處理:上電復(fù)位后,plc進(jìn)行內(nèi)部初始化處理,清除I/O映像區(qū)中的內(nèi)容;接著作自診斷,檢測存儲器、cpu及I/O部件狀態(tài),確認(rèn)其是否正常;在進(jìn)行通訊處理,完成各外設(shè)(顯示器/編程器等)的通訊鏈接,還將檢測是否有中斷請求,若有則進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理。在此階段可以對plc進(jìn)行聯(lián)機(jī)下載程序操作

運(yùn)行模式

停止模式下plc正常執(zhí)行后將模式切換到run模式下,此時plc將執(zhí)行循環(huán)掃描工作,及循環(huán)執(zhí)行上述圖片中的所有階段。
用戶程序不是只執(zhí)行一次而是循環(huán)執(zhí)行,當(dāng)plc停機(jī)或模式切換到停止則不再執(zhí)行;
由于 PLC 執(zhí)行指令的速度極快,從外部輸入/輸出關(guān)系來看,處理的過程幾乎是同時完成的。

image.png

  1. 輸入采樣階段
    在 PLC 的存儲器中,設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài),它們分別被稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC 梯形圖中的軟元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū),統(tǒng)稱為元件映像存儲器。
    在輸入采樣階段,PLC 的 CPU 順序掃描每個輸入端,順序讀取每個輸入端的狀態(tài),并將其存入輸入映像寄存器單元中。采樣結(jié)束后,輸入映像區(qū)被刷新,其內(nèi)容將被鎖存而保持著,并將作為程序執(zhí)行時的條件。PLC 在運(yùn)行過程中,所需的輸入信號不是實(shí)時取輸入端子上的信息,而是取輸入映像寄存器中的信息。
    當(dāng)進(jìn)入程序執(zhí)行階段后,輸入映像區(qū)相應(yīng)單元保存的信息被輸入鎖存器隔離,而不會
    隨著輸入端發(fā)生變化,因此不會造成運(yùn)算結(jié)果的混亂,保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)
    行。在下一個掃描周期的輸入采樣階段,輸入端信號才會被輸入鎖存器再次送入輸入映像
    寄存器的單元中,而進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)的刷新。因此為了保證輸入脈沖信號能被正確讀入,要
    求輸入信號的脈寬必須大于 PLC 的一個掃描周期。

  2. 程序執(zhí)行階段
    PLC 完成輸入采樣后,進(jìn)入程序執(zhí)行階段,PLC 從用戶程序的第 0 步開始,按先上后下、先左后右的順序逐條掃描用戶梯形圖程序,對由接點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算。這里的接點(diǎn)就是 I/O 映像存儲器中存儲的輸入端狀態(tài),或稱為軟觸點(diǎn)。PLC以接點(diǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù),根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算,并把運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像存儲器中。
    PLC 并非并行工作,因此在程序的執(zhí)行過程中,上面邏輯行中線圈狀態(tài)的改變,會對下面的邏輯行中對應(yīng)的接點(diǎn)狀態(tài)起作用;反之,排在下面的邏輯行中線圈狀態(tài)的改變,只能等到下一個掃描周期才能對其上面邏輯行中對應(yīng)此線圈的接點(diǎn)狀態(tài)起作用。因此,對于每一個元件而言,元件映像存儲器中所存儲的內(nèi)容(除輸入存儲器),會隨著程序執(zhí)行過程的變化而變化。當(dāng)所有指令都掃描處理完后,即轉(zhuǎn)入輸出刷新階段。

  3. 輸出刷新階段
    在輸出刷新階段,PLC 將輸出映像寄存器中的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中,刷新其內(nèi)容,改變輸出端子上的狀態(tài),然后通過輸出驅(qū)動電路驅(qū)動被控外設(shè)(負(fù)載)。這才是 PLC的實(shí)際輸出。



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