北京西门子变频器中国授权一级总代理

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PLC的工作过程以循环扫描的方式进行，当PLC处于运行状态时，它的运行周期可以划分为3个基本阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

在这个阶段，PLC逐个扫描每个输入端口，将所有输入设备的当前状态保存到相应的存储区，我们把专用于存储输入设备状态的存储区称为输入映像寄存器，图1-3中以线圈形式标出的X403、X407，实际上是输入映像寄存器的形象比喻。

输入映像寄存器的状态被刷新后，将一直保存，直至下一个循环才会被重新刷新，当输入采样阶段结束后，如果输入设备的状态发生变化，也只能在下一个周期才能被PLC接收到。2.程序执行阶段

PLC将所有的输入状态采集完毕后，进入用户程序的执行阶段。所谓用户程序的执行，并非是系统将CPU的工作交由用户程序来管理，CPU所执行的指令仍然是系统程序中的指令。在系统程序的指示下，CPU从用户程序存储区逐条读取用户指令，经解释后执行相应动作，产生相应结果，刷新相应的输出映像寄存器，期间需要用到输入映像寄存器、输出映像寄存器的相应状态。

当CPU在系统程序的管理下扫描用户程序时，按照先上后下、先左后右的顺序依次读取梯形图中的指令。以图1-3中的用户程序为例，CPU读到的是常开触点X403，在输入映像寄存器中找到X403的当前状态，接着从输出映像寄存器中得到Y432的当前状态，两者的当前状态进行“或”逻辑运算，结果暂存；CPU读到的下一条梯形图指令是X407的常闭触点，同样从输入映像寄存器中得到X407的状态，将X407常闭触点的当前状态与上一步的暂存结果进行逻辑“与”运算，后根据运算结果得到输出线圈Y432的状态（“ON”或者“OFF”），并将其保存到输出映像寄存器中，也就是对输出映像寄存器进行了刷新。请注意，在程序执行过程中用到了Y432的状态，这个状态是上一个周期执行的结果。

当用户程序被完全扫描一遍后，所有的输出映像都被依次刷新，系统将进入下一个阶段，即输出刷新阶段。

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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PLC的工作过程是循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。

3）输出对输入的响应有滞后现象。PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，当采样阶段结束后，输入状态的变化将要等到下一个采样周期才能被接收，这个滞后时间的长短又主要取决于循环周期的长短。影响滞后时间的因素还有输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间等。

4）输出映像寄存器的内容取决于用户程序扫描执行的结果。

5）输出锁存器的内容，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。

6）PLC当前实际的输出状态，由输出锁存器的内容决定。

需要补充说明的是，当系统规模较大、I/O点数众多、用户程序比较长时，单纯采用上面的循环扫描工作方式会使系统的响应速度明显降低，甚至会丢失、错漏高频输入信号，大多数大中型PLC在尽量**程序指令执行速度的也采取了一些其他措施来加快系统响应速度。例如采用定周期输入采样、输出刷新，直接输入采样、直接输出刷新，中断输入、输出，或者开发智能I/O模块，模块本身带有CPU，可以与主机的CPU并行工作，分担一部分任务，从而加快整个系统的执行速度。第四节PLC的硬件基础

I/O单元是组成PLC系统的重要环节，本节以介绍I/O单元的硬件电路为主，在此基础上简单介绍PLC系统的硬件配置。应当说明的是，不同PLC在硬件的具体实现方案上总是有区别的，本节的任务是讨论一般性的原理，而非某一具体型号的结构特征，本书后续章节将针对不同型号的PLC，分别介绍其特点。

交流数字量输入电路也有多种形式，有些采用桥式整流电路将交流信号转换成直流，经过光耦合器隔离输入内部电路；而有些PLC则直接使用双向光耦合器和双向发光二极管，从而省去了桥式整流电路。

PLC的数字量输出有三种形式：继电器模式、晶体管模式、晶闸管模式，分别用于驱动不同形式的负载。图1-6给出了继电器输出模式的原理图，图中的KA为输出继电器，继电器输出模式可以带交流、直流两种负载。2.模拟量I/O（AI/AO）

PLC的模拟量I/O接口用于处理连续变化的电压或电流信号，在过程控制领域以及数据采集及监控系统中用途极广。

（1）模拟量输入单元

传感器将被控对象中连续变化的物理量（例如温度、压力、**、速度等）转换成对应的连续电量（电压或电流）并送给PLC，PLC的模拟量输入单元将其转换成数字量后，CPU可对其进行运算处理。模拟量输入单元的核心部件是A-D转换器，对于多路输入的模块，需要多路开关配合使用。

模拟量输入信号可以是电压或电流，在选型时要考虑输入信号的范围以及系统要求的A-D转换精度。常见的输入范围有DC±10V、0～10V、±20mA、4～20mA等，转换精度有8位、10位、11位、12位、16位等，PLC生产厂家的相关技术手册都会提供这些参数。选型时还需要考虑接线形式是否与传感器匹配。

模拟量输出的过程与输入正它将PLC运算处理过的二进制数字转换成相应的电量（例如4～20mA、0～10V等），输出至现场的执行机构，它的核心部件是D-A转换器。图1-8为模拟量输出单元的原理框图。

模拟量输出单元的主要技术指标同样包括输出信号形式（电压或电流）、输出信号范围（例如4～20mA、0～10V等），以及接线形式等，在选型时要充分考虑到这些因素与工业现场执行元件相互结合的问题。

二、PLC的配置

PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法等各有特点，适用场合也各有侧重。站在硬件选型的角度，需要考虑的是设备容量与性能是否与任务相适应；要看PLC运行速度是否能够满足实时控制的要求。

所谓设备容量，主要是指系统I/O点数的多少以及扩充的能力。对于纯开关量控制的应用系统，如果对控制速度的要求不高，比如单台机械的自动控制，可选用小型一体化PLC，例如三菱公司的FX2N系列PLC。