1.4.2　可编程控制器的工作原理

原理动画——S7-200系列PLC的工作原理

PLC实现控制的过程一般是可分为输入采样、程序执行、输出刷新3个阶段，如图1-3所示。

图1-3　PLC的一般工作过程

1．输入采样阶段

PLC以扫描的方式工作，输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。在整个工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。

2．程序执行阶段

PLC按顺序对程序进行扫描，并分别从输入映像区和输出映像区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区中保存。这个结果在程序执行期间可能发生变化，但在整个程序未执行完毕之前不会送到输出端口。

3．输出刷新阶段

在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，这一过程称为输出刷新。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点，再去驱动用户设备。

PLC工作的主要特点是循环扫描执行输入采样、程序执行、输出刷新“串行”工作方式，这样既可避免继电接触器控制系统因“并行”工作方式存在的触点竞争，又可提高PLC的运算速度，这是PLC系统可靠性高、响应快的原因。但是，也导致输出对输入在时间上的滞后。

为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，PLC的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几微秒，或零点零几微秒，而且这个速度还在不断提高中。

图1-3所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作流程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序外，还要做些公共处理工作，如循环时间监控、外设服务及通信处理等。

PLC的开机流程要经过上电初始化、系统自检、运行程序、循环时间计算、I/O刷新、外设及通信服务等几个阶段，如图1-4所示。

图1-4　PLC的工作流程