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當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU就要執(zhí)行用戶程序中的操作。但是CPU不可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作，只能分時(shí)地一個(gè)操作一個(gè)操作地執(zhí)行。PLC利用系統(tǒng)軟件在其內(nèi)部建立了輸入輸出映像區(qū)，當(dāng)PLC的CPU執(zhí)行用戶程序時(shí)，從輸入映像區(qū)中讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)CPU執(zhí)行完作后，將操作結(jié)果輸出到輸出映像區(qū)，然后再執(zhí)作，操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)。在程序執(zhí)行過(guò)程中，PLC并不讀取輸入信號(hào)的真正狀態(tài)，執(zhí)行結(jié)果也并沒(méi)有輸出到PLC外部。只有當(dāng)程序執(zhí)行到結(jié)束指令（END）時(shí)，將輸出映像區(qū)中執(zhí)行結(jié)果向PLC外部輸出一次，將輸入信號(hào)的狀態(tài)讀取一次送到輸入映像區(qū)。對(duì)輸入輸出信號(hào)的這一操作過(guò)程稱為I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再?gòu)挠脩舫绦虻臈l指令開(kāi)始，進(jìn)行下一次程序執(zhí)行。PLC的這種工作方式被稱為掃描方式。
PLC的掃描周期包括上電后初始處理、共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、I/O刷新。
PLC輸入/輸出響應(yīng)滯后的現(xiàn)象及其影響分析
當(dāng)PLC的輸入端輸入信號(hào)發(fā)生變化PLC輸出端對(duì)該輸入變化做出反應(yīng)需要一段時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為PLC輸入/輸出響應(yīng)滯后。
由上述分析可知，掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于程序的長(zhǎng)短。掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對(duì)輸人、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸人、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈沖式的、短時(shí)的，PLC的輸入/輸出響應(yīng)滯后，對(duì)一般的工業(yè)控制要求，是*允許的，還可以起到增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。
但是，對(duì)于控制時(shí)間要求嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就要采取措施減小輸入/輸出滯后的不利影響。
1、PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示：
a. 處理單元(CPU)
處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，***后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
許多人覺(jué)得PLC很神秘，其實(shí)PLC是很簡(jiǎn)單的，其內(nèi)部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機(jī)。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個(gè)的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個(gè)定時(shí)器即可，若要提高可靠性再加一個(gè)看家狗定時(shí)器足夠。
PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個(gè)能解釋梯形圖語(yǔ)言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語(yǔ)言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，通常以獨(dú)立控制器的方式運(yùn)作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語(yǔ)言的程序即可。實(shí)際上，設(shè)計(jì)PLC的主要工作就是開(kāi)發(fā)解釋梯形圖語(yǔ)言的程序。
可編程控制器PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC的主要差異
（1）PLC工作環(huán)境要求比PC低，PLC抗干擾能力強(qiáng)；
（2）PLC編程比PC簡(jiǎn)單易學(xué)；
（3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短；
（4）PC應(yīng)用領(lǐng)域與PLC不同；
（5）PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，（一般ms級(jí)），而PC的響應(yīng)速度快（為微秒級(jí)）；
（6）PLC維護(hù)比PC容易。
PLC控制系統(tǒng)一般來(lái)講主要有以下七部分內(nèi)容：
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，進(jìn)行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計(jì)的依據(jù)。
（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。
（3）選定PLC的型號(hào)（包括機(jī)型、容量、I/O模塊和電源等）。
（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，繪制PLC的I/O硬件接線圖。
（5）編寫程序并調(diào)試。
（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作臺(tái)、電氣控制柜等以及安裝接線圖。
（7）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。