1.3.2 PLC的工作原理

PLC的本质是一种工业控制计算机，其功能是从输入设备接收外部信号，根据用户程序的计算和逻辑运算结果，通过输出信号去控制外围设备的整个控制流程。PLC的功能结构图如图1-4所示。

PLC工作时，采用周期循环扫描的工作方式，即在每个工作周期中，输入、输出接口的信号状态都会被扫描一次并实时更新到过程映像输入区、过程映像输出区中；PLC中的用户程序将以当前存储到过程映像区的输入、输出状态为基础执行程序，并将中间计算结果实时更新到过程映像输出区中。

一般来说，当PLC运行后，其工作过程可分为输出刷新阶段、输入采样阶段、程序执行阶段，完成这3个阶段即称为一个扫描周期。

1.输出刷新阶段

CPU在启动或新一个扫描周期开始时，会将初始值或程序执行后的结果，通过过程映像输出区（PIQ）输出到输出模块；输出模块输出信号驱动外部负载。

2.输入采样阶段

输出刷新后，CPU将输入模块各端子的状态读入过程映像输入区（PII）中，过程映像输入区的数值被更新，随后进入程序执行阶段。

3.程序执行阶段

在程序执行阶段，用户程序只能访问过程映像区的数据，并不能访问I/O模块的端口，因此无论外部输入、输出端子信号如何变化，过程映像区的内容始终保持不变；直到下一个扫描周期的输入采样阶段才会将新内容重新写入。

PLC根据最新读入的过程映像区的数据，以先左后右、先上后下的顺序逐行执行用户编写的程序，并将程序执行结果动态存入过程映像输出区（PIQ）中。

采用过程映像区处理输入、输出信号的好处在于，在CPU的一个扫描周期中，过程映像区可以向用户程序提供一个不变的过程信号，从而保证了CPU在执行用户程序过程中数据的一致性。