簡述PLC掃描工作過程

【專家解說】：PLC的工作方式采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令執(zhí)行開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。PLC工作的全過程可用圖7.9所示的運行框圖來表示。整個過程可分為以下幾個部分： 第一部分是上電處理。PLC上電后對系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化和軟件初始化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 第二部分是自診斷處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行—次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常。如CPU、電池電壓、程序存儲器、I／O和通訊等是否異?；虺鲥e，如檢查出異常時，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描便停止。 圖7.9 PLC運行框圖 第三部分是通訊服務(wù)。PLC自診斷處理完成以后進(jìn)入通訊服務(wù)過程。首先檢查有無通訊任務(wù)，如有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備的通訊處理，并對通訊數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理；然后進(jìn)行時鐘、特殊寄存器更新處理等工作。 第四部分是程序掃描過程。PLC在上電處理、自診斷和通訊服務(wù)完成以后，如果工作選擇開關(guān)在RUN位置，則進(jìn)人程序掃描工作階段。先完成輸入處理，即把輸入端子的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中，然后執(zhí)行用戶程序，最后把輸出處理結(jié)果刷新到輸出鎖存器中。 在上述幾個部分中，通訊服務(wù)和程序掃描過程是PLC工作的主要部分，其工作周期稱為掃描周期?？梢钥闯鰭呙柚芷谥苯佑绊懣刂菩盘柕膶崟r性和正確性，為了確?？刂颇苷_實時地進(jìn)行，在每個掃描周期中，通訊任務(wù)的作業(yè)時間必須被控制在一定范圍內(nèi)。PLC運行正常時，程序掃描周期的長短與CPU的運算速度、與I/O點的情況、與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行l(wèi) KB指令所需時間來說明其掃描速度，一般為零點幾ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時間是不同的，從零點幾μs到上百μs不等，故選用不同指令所用的掃描時間將會不同。而對于一些需要高速處理的信號，則需要特殊的軟、硬件措施來處理。 當(dāng)PLC處于正常運行時，它將不斷重復(fù)掃描過程。分析上述掃描過程，如果對遠(yuǎn)程I/O、特殊模塊和其他通訊服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個階段了。這三個階段是PLC工作過程的中心內(nèi)容，理解透PLC工作過程的這三個階段是學(xué)習(xí)好PLC的基礎(chǔ)。下面就對這三個階段進(jìn)行詳細(xì)的分析。 (1) 輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸人端點，并將各輸入狀態(tài)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，在此階段輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入情況如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸人采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。所以一般來說，輸人信號的寬度要大于一個掃描周期，否則很可能造成信號的丟失。 由此可見，輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)完全取決于輸入端子上各輸入點在上一刷新期間的接通和斷開狀態(tài)。 (2) 程序執(zhí)行階段 根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左到右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”采集到的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件(“軟繼電器”)的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件(“軟繼電器”)的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 (3) 輸出刷新階段 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通／斷開)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過輸出端子和外部電源，驅(qū)動外部負(fù)載。 由此可見，輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果，輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定，而輸出端子的接通和斷開狀態(tài)，完全由輸出鎖存器決定。