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PLC的工作原理

PLC作為一種特殊形式的計算機控制系統(tǒng)，是利用計算機技術(shù)對傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制”進行"硬件軟化"的結(jié)果,。但在運行方式上,，PLC的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。

繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運行的方式,，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電,，該繼電器的所有觸點（不論是常開還是常閉、也不論其處于繼電器線路的哪個位置上）都會立即同時動作,；而PLC的軟件邏輯是通過CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的,，即如果一個邏輯線圈被接通或斷開,，該線圈的所有觸點并不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作,。

為了消除兩者之間由于運行方式不同而造成的這種差異，PLC在程序運行方式,、輸入輸出操作,、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。

1,、循環(huán)掃描：

PLC采用了一種不同于普通微型計算機的運行方式---循環(huán)掃描方式,。因為繼電器控制中各類觸點的動作時間一般超過100ms，因此只要PLC運行整個用戶程序的時間“掃描周期”小于100ms,，其運行結(jié)果與繼電器控制就沒有什么差別,。

2、建立I/O映像區(qū)：

PLC在輸入輸出操作上采用定時采樣,、定時輸出的方式,。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點，采樣結(jié)果存入RAM中一個區(qū)域（輸入映像區(qū)）,。這樣在執(zhí)行程序時,，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣,。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法,，而是先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出,。通過建立I/O映像區(qū),，使PLC成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài),，但只要采樣周期足夠短,，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該*符合實際系統(tǒng)的需要,。

3,、特殊功能模板：

由于PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題,。但實際的生產(chǎn)過程對PLC提出了更多得要求：仿真量處理,、死循環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊,、高速I/O等,。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持,，通過相應(yīng)的軟件來實現(xiàn),；其它情況由于牽涉到比較的計算量和CPU運算時間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的模板,，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù),。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作,，兩者之間通過總線接口進行聯(lián)系,，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主CPU,。

綜合以上所述,，在完成系統(tǒng)自身初始化以后，PLC系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個階段：輸入掃描,、程序掃描,、輸出掃描。而計算量比較大或者響應(yīng)實時性比較高的應(yīng)用則由自帶CPU的模板和軟件來實現(xiàn),。