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PLC執(zhí)行程序的過程分為三個階段,即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段,如圖1所示。
圖1 PLC執(zhí)行程序過程示意圖
1.輸入采樣階段
在輸入采樣階段,PLC以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進(jìn)行采樣,并存入輸入映象寄存器中,此時輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序處理階段,在程序執(zhí)行階段或其它階段,即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化,輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變,輸入狀態(tài)的變化只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到。
2.程序執(zhí)行階段
在程序執(zhí)行階段,PLC對程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來表示,則總是按先上后下,先左后右的順序進(jìn)行。當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時,則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序是否跳轉(zhuǎn)。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時,PLC從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出,根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算,運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。對于元件映象寄存器來說,其內(nèi)容會隨程序執(zhí)行的過程而變化。
3.輸出刷新階段
當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后,進(jìn)入輸出處理階段。在這一階段里,PLC將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)(輸出繼電器狀態(tài))轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中,并通過一定方式輸出,驅(qū)動外部負(fù)載。
因此,PLC在一個掃描周期內(nèi),對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖,直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。這方式稱為集中采樣,即在一個掃描周期內(nèi),集中一段時間對輸入狀態(tài)進(jìn)行采樣。
在用戶程序中如果對輸出結(jié)果多次賦值,則最后一次有效。在一個掃描周期內(nèi),只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出,對輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。這種方式稱為集中輸出。
對于小型PLC,其I/O點(diǎn)數(shù)較少,用戶程序較短,一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式,雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但使PLC工作時大多數(shù)時間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離,從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
而對于大中型PLC,其I/O點(diǎn)數(shù)較多,控制功能強(qiáng),用戶程序較長,為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度,可以采用定期采樣、定期輸出方式,或中斷輸入、輸出方式以及采用智能I/O接口等多種方式。
從上述分析可知,當(dāng)PLC的輸入端輸入信號發(fā)生變化到PLC輸出端對該輸入變化作出反應(yīng),需要一段時間,這種現(xiàn)象稱為PLC輸入/輸出響應(yīng)滯后。對一般的工業(yè)控制,這種滯后是完全允許的。應(yīng)該注意的是,這種響應(yīng)滯后不僅是由于PLC掃描工作方式造成,更主要是PLC輸入接口的濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入延遲,以及輸出接口中驅(qū)動器件的動作時間帶來輸出延遲,同時還與程序設(shè)計有關(guān)。滯后時間是設(shè)計PLC應(yīng)用系統(tǒng)時應(yīng)注意把握的一個參數(shù)。