PLC的循环扫描工作原理是什么？

2016-08-16 10:34分类：西门子PLC 阅读：

PLC的工作过程属于一种循环扫描工作过程，其运行和停止状态下的扫描方式如图5.1所示。PLC通电后，首先对系统硬件和软件做一些初始化的工作，然后便如图所示循环往复地处理各阶段的不同任务，这种周而复始的工作方式称为循环扫描工作方式。

1．读取输入

PLC的存储器中专门有一片区域来存放输入信号和输出信号的状态信息，分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器（I/O映像寄存器）。在读取输入阶段，CPU把所有外部数字量输入电路的开关状态信息读人到输入映像寄存器。外接的输入电路闭合时，对应的输入映像寄存器状态为“1”，梯形图中对应的输入点的常开触点闭合，常闭触点断开。外接的输入电路断开时，对应的输入映像寄存器状态为“0”，梯形图中对应的输入点的常开触点断

开，常闭触点闭合。

2．执行用户程序

PLC的用户程序由若干条按顺序排列的指令组成。在STOP工作模式下“执行用户程序”阶段将被跳过。在RUN工作模式下，CPU将按指令的先后顺序逐条执行用户程序，直到遇到结束(END)指令。当遇到结束指令时，CPU检查系统的智能模块是否需要服务。

指令的执行是按照所编制的逻辑运算进行的。CPU首先从I/O映像寄存器或其他位元件的映像寄存器读出各逻辑运算元件的状态，进行逻辑运算后将运算的结果写入到相应的内存或输出映像寄存器中，这些映像寄存器的内容随着程序的执行而变化。但是在用户程序执行阶段，输入映像寄存器的状态不会随着外部输入信号的状态而发生变化，而只能在下一个扫描周期的读取输入阶段被更改。

由于用户程序读写1/0映像寄存器比读写实际I/O点快得多，而且I/O点必须按位来存取，而映像寄存器可以按位、字节、字或双字来存取，灵活性好，因此执行用户程序时，对输入／输出的存取通常是通过映像寄存器，而不是实际的I/O点，这样可以提高程序的执行速度，并且由于程序执行阶段输入映像寄存器的值固定不变，程序执行完再用输出映像寄存器的值更新输出点，这样可以使系统的运行更加稳定。

3．处理通信请求

在通信请求处理阶段，CPU模块读取智能模块的信息并存放在缓冲区中，供下一扫描

周期使用，并处理通信口接收到的信息，在适当的时候将信息传给通信请求方。

4．CPU自诊断检查

自诊断检查包括定期检查EEPROM、用户程序存储器、I/O模块状态以及I/O扩展总线的一致性，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。

5．改写输出

在循环扫描的最后阶段，CPU根据各输出映像寄存器的0/1状态集中改写输出模块并锁存。例如当输出映像寄存器状态为1时，相对应的开关量输出端口输出高电平信号，使外部负载通电工作；当输出映像寄存器状态为O时，对应的硬件端口输出低电平信号，使外部负载断电。

当CPU的工作模式从RUN变为STOP时，数字量输出被置为系统块中的输出表定义的状态，或保持当时的状态。默认的设置是将数字量输出清零。

10.1代表外部的按钮，结合PLC的循环扫描工作方式分析可知：当按钮动作后，左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对MO.4的刷新，而右面的程序要经过四个扫描周期才能完成对MO.4的刷新。

PLC这种循环扫描工作方式对于高速变化的过程可能会漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后，可以采用立即输入／输出、脉冲捕捉、高速计数器或中断技术等作相应的处理。

对持续时间较短的脉冲，PLC为本地的数字量输入提供了脉冲捕捉的功能。当脉冲捕捉使能后，该输入端上的状态变化将被锁定直至被PLC读取。脉冲捕捉的实现机制是外部数字量输入经光电隔离和数字滤波后进入脉冲捕捉功能环节，之后再进入CPU进行处理。

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