PLC的工作原理
一、PLC控制系统的等效工作电路
PLC控制系统的等效工作电路可分为三部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件。这两部分与继电器控制电路相同。内部控制电路通过编程方法实现控制逻辑，用软件编程代替继电器电路的功能。其等效工作电路如图5-4所示。
图5-4 PLC控制系统的等效工作电路
1、输入部分
输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子去驱动输入继电器的线圈。每个输入端子与相同编号的输入继电器有着惟一确定的对应关系。当外部的输入元件处于接通状态时，对应的输入继电器线圈“得电”（注意：这个输入继电器是PLC内部的“软继电器”，就是我们在前面介绍过的存储器基本单元中的某一位，它可以提供任意多个动合触点或动断触点供PLC内部控制电路编程使用）。
图5-5 PLC程序执行的过程
1、输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（开或关，即ON或OFF、“1”或“0”）读入到输入映像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样，或称输入处理。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。
2、程序执行阶段
在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、先左后右的顺序进行扫描。每扫描到一条指令时，，需要的输入状态或其它元素的状态分别由输入映像寄存器和元素映像寄存器中读出，而将执行结果写入元素映像寄存器中。也就是说，，于每个元素来说，元素映像寄存器中寄存的内容，，随程序执行的进程而变化。
3、输出刷新阶段
当程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，元素映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存电路，再驱动用户输出设备（负载），这就是PLC的实际输出。
PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短（即组成程序的语句多少）有关，通常为几十毫秒。
PLC在每次扫描中，对输入信号采样一样，对输出刷新一次。这就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存电路的内容或数据保持不变。
四、PLC对输入/输出的处理规则
总结上面分析的程序执行过程，可以得出PLC对输入／输出的处理规则，如图5-6所示。对应于图中的数字标号说明如下：
图5-6 PLC对输入/输出的处理规则
①输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在上一个工作周期的输入采样阶段所刷新的状态。
②输出映像寄存器（包含在元素映像寄存器中）的状态，由程序中输出指令的执行结果确定。
③输出锁存电路中的数据，由上一个工作周期的输出刷新阶段存入到输出锁存电路中的数据来确定。
④输出端子上的输出状态，由输出锁存电路中的数据来确定。
⑤程序执行中所需的输入、输出状态（数据），由输入映像寄存器和输出映像寄存器读出。
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