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PLC的掃描周期與用戶程序執(zhí)行過程
發(fā)布者:泉州風(fēng)騰自動(dòng)化設(shè)備有限公司  發(fā)布時(shí)間:2023-02-14 11:27:36
可編程控制器的工作過程包括兩部分:自診斷及通信響應(yīng)的固定過程和用戶程序執(zhí)行過程,如圖5-1所示。PLC在每次執(zhí)行用戶程序之前,都先執(zhí)行故障自診斷程序、復(fù)位、監(jiān)視、定時(shí)等內(nèi)部固定程序,若自診斷正常,繼續(xù)向下掃描,然后PLC檢查是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請求。如果有與計(jì)算機(jī)等的通信請求,則進(jìn)行相應(yīng)處理。當(dāng)PLC處于停止(STOP)狀態(tài)時(shí),只循環(huán)進(jìn)行前兩個(gè)過程。而在PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí),PLC從內(nèi)部處理、通信操作、輸入掃描、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新五個(gè)工作階段循環(huán)工作。每完成一次以上五個(gè)階段所需要的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。

掃描周期是PLC的一個(gè)重要指標(biāo),小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描周期長短取決于掃描速度和用戶程序的長短。毫秒級的掃描時(shí)間對于一般工業(yè)設(shè)備通常是允許的,PLC對輸入的短暫滯后也是允許的。但對某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備,則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。如選擇高速CPU,提高掃描速度;選擇快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。對于用戶來說,要提高編程能力,盡可能優(yōu)化程序;而在編寫大型設(shè)備的控制程序時(shí),盡量減少程序長度,選擇分支或跳步程序等,都可以減少用戶程序執(zhí)行時(shí)間。


對于用戶來說,在編寫用戶程序或選擇設(shè)備時(shí),必須清楚下面介紹的三個(gè)階段,即用戶程序執(zhí)行過程的原理。

PLC采用集中處理的方法,即對輸入掃描信號、執(zhí)行用戶程序和輸出刷新都采用集中分批處理的工作方式。

(1)輸入掃描  在這一階段中,PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號,并將輸入信號存入輸入映像區(qū),輸入映像存儲(chǔ)器被刷新。在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中,輸入映像存儲(chǔ)器與外界隔離,其內(nèi)容保持不變,直至下一個(gè)掃描周期的輸入掃描階段,才被重新讀入的輸入信號刷新??梢?,PLC在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí),不直接使用現(xiàn)場當(dāng)時(shí)的輸入信號,而使用本次采樣時(shí)輸入到映像區(qū)中的數(shù)據(jù)。如果輸入設(shè)備能使PLC輸入端形成閉合回路,對應(yīng)輸入端編號的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“1”,即相當(dāng)于繼電器線圈導(dǎo)通。在程序執(zhí)行過程中,該編號對應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作;如果輸入設(shè)備能使輸入開路,則對應(yīng)輸入端編號的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“0”,即相當(dāng)于繼電器線圈沒導(dǎo)通,在程序執(zhí)行過程中,該編號對應(yīng)的觸點(diǎn)不動(dòng)作。如果在PLC處于非輸入掃描的階段,PLC外的輸入設(shè)備狀態(tài)發(fā)生了變化,內(nèi)部輸入繼電器也不會(huì)發(fā)生變化,要等到下一個(gè)輸入掃描階段才能根據(jù)此時(shí)的輸入狀態(tài)來刷新。所以,對于少于十幾毫秒的輸入信號,經(jīng)常采集不到。

(2)執(zhí)行程序  在執(zhí)行用戶程序過程中,PLC按梯形圖程序順序自上而下、從左至右逐個(gè)掃描執(zhí)行,即按助記符指令表的先后順序執(zhí)行。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令,則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序跳轉(zhuǎn)地址。程序執(zhí)行過程中,PLC從輸入映像區(qū)中取出輸入變量的當(dāng)前狀態(tài),然后進(jìn)行由程序確定的邏輯運(yùn)算或其他運(yùn)算,根據(jù)程序指令將運(yùn)算結(jié)果存入相應(yīng)的內(nèi)部繼電器中,包括輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。輸出繼電器的信號存放在輸出映像區(qū),即輸出繼電器與PLC外部的同編號的輸出點(diǎn)對應(yīng)。

在程序執(zhí)行過程中,同一周期內(nèi),前面的邏輯結(jié)果影響后面的觸點(diǎn),即后執(zhí)行的程序可能用到前面的最新中間運(yùn)算結(jié)果;但同一周期內(nèi),后面的運(yùn)算結(jié)果不影響前面的邏輯關(guān)系。該掃描周期內(nèi)除輸入繼電器以外的所有內(nèi)部繼電器的最終狀態(tài)(導(dǎo)通與否),將影響下一個(gè)掃描周期各觸點(diǎn)的開與閉。

(3)輸出刷新  程序執(zhí)行階段的運(yùn)算結(jié)果被存入輸出映像區(qū),而不送到輸出端口上。在輸出刷新階段,PLC將輸出映像區(qū)中的輸出變量送入輸出鎖存器,然后由鎖存器通過輸出模塊產(chǎn)生本周期的控制輸出。如果內(nèi)部輸出繼電器的狀態(tài)為“1”,則輸出繼電器觸點(diǎn)閉合。全部輸出設(shè)備的狀態(tài)要保持一個(gè)掃描周期。

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