1、可编程控制器的基本工作原理： 可编程控制器（PLC）的工作有两个要点：入出信息变换、可靠物理实现，入出信息变换主要由运行存储于PLC内存中的程序实现。

2、这程序既有系统的（这程序又称监控程序，或操作系统），又有用户的。


(资料图)

3、系统程序为用户程序提供编辑与运行平台，同时，还进行必要的公共处理，如自检，I/O刷新，与外设、上位计算机或其它PLC通讯等处理。

4、用户程序由用户按照控制的要求进行设计。

5、什么样的控制，就有什么样的用户程序。

6、可靠物理实现主要通过输入（I，INPUT）及输出（O，OUTPUT）电路。

7、每一输入点或输出点就有一个I或O电路。

8、而且，总是把若干个这样电路集成在一个模块（或箱体）中，然后再由若干个模块（或箱体）集成为PLC完整的I/O系统（电路）。

9、尽管这些模块相当多，占了PLC体积的大部分，但由于它们都是由高度集成化的，所以，PLC的体积还是不太大的。

10、输入电路时刻监视着输入点的（通、ON或断、OFF）状态，并将此状态暂存于它的输入暂存器（还可能有别的称谓）中。

11、每一输入点都有一个与其对应的输入暂存器。

12、输出电路有输出锁存器（还可能有别的称谓）。

13、它也有两个状态，高、低电位状态，并可锁存。

14、同时，它还有相应的物理电路，可把这个高、低电位的状态传送给输出点。

15、每一输出点都有一个与其对应的输出锁存器。

16、这里的输入暂存器及输出锁存器实际是PLC的I/O电路的寄存器。

17、它们与PLC内存交换信息通过PLC I/O总线及运行PLC的系统程序实现。

18、把输入暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。

19、PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。

20、这个区的每一对应位（bit）称为输入继电器，或称软触点，或称为过程映射输入寄存器（the process-image input register）。

21、这些位（bit）置成1，表示触点通，置成0为触点断。

22、由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入点的状态。

23、输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。

24、一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈，或称为过程映射输出寄存器（the process-image output register）。

25、通过PLC I/O总线及运行系统程序，输出继电器的状态将映射给输出锁存器。

26、这个映射的完成也称输出刷新。

27、 PLC除了有可接收开关信号的输入电路，有时，还有接收模拟信号的输入电路（称模拟量输入单元或模块）。

28、只是后者先要进行模、数转换，然后，再把转换后的数据存入PLC相应的内存单元中。

29、如要产生模拟量输出，则要配有模拟量输出电路（称模拟量输出模块或单元）。

30、靠它对PLC相应的内存单元的内容进行数、模转换，并产生输出。

31、这样，用户所要编的程序只是，PLC输入有关的内存区到输出有关的内存区的变换。

32、这是一个数据及逻辑处理问题。

33、由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的。

34、图1对以上叙述作了说明。

35、其中框图代表信息存储的地点，箭头代表信息的流向及实现信息流动的手段。

36、这个图，既反映了PLC实现控制的两个基本要点，同时也反映了信息在PLC中的空间关系。

37、简单地说，PLC工作过程是：输入刷新---运行用户程序---输出刷新，再输入刷新---再运行用户程序---再输出刷新⋯⋯永不停止地循环反复地进行着。

38、图2所示的流程图反映的就是上述过程。

39、它也反映了信息间的时间关系。

40、a-简化工作流程图 b–实际工作流程图图2 PLC工作流程图有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。

41、因为：有了输入刷新，可把输入电路监视得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。

42、又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化。

43、只是响应的时间上，略有滞后。

44、但由于PLC的工作速度很快，所以，这个“略有滞后”的时间是很短的，一般也就是几毫秒、几十毫秒，最多也不会超过100到200毫秒。

45、图2a所示的是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。

46、除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些其它的公共处理工作。

47、公共处理工作有：循环时间监视、外设服务及通讯处理等。

48、监视循环时间的目的是避免用户程序“死循环”，保证PLC能正常工作。

49、为避免用户程序“死循环”的办法是用“看门狗”（Watching dog），即设一个定时器，监测用户程序的运行时间。

50、只要循环超时，即报警，或作相应处理。

51、外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或向编程器输出数据。

52、通讯处理是实现与计算机，或与其它PLC，或与智能操作器、传感器进行信息交换的。

53、这也是增强PLC控制能力的需要。

54、也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理——I/O刷新——运行用户程序——再公共处理——⋯反复不停地重复着。

55、图2b所示的是实际的过程。

56、此外，PLC上电后，也要进行系统自检及内存的初始化工作，为PLC的正常运行做好准备。

57、用这种不断地重复运行程序以实现控制，称扫描方式工作。

58、是PLC基本的工作方式。

59、此外，为了应对紧急任务，PLC还有中断工作方式。

60、在中断方式下，需处理的任务先申请中断，被响应后停止正运行的程序，转而去处理中断工作（运行有关中断的服务程序）。

61、待处理完中断，又返回运行原来程序。

62、 PLC的中断方式的任务，或称事件，是分等级的。

63、同时出现两个或多个中断事件，则优先级高的先处理，继而处理低的。

64、直到全部处理完中断任务，再转为执行扫描程序。

65、 PLC对大量控制都用扫描方式工作，而对个别急需的处理，则用中断方式。

66、这样，既可做到所有的控制都能照顾到，而个别应急的任务也能及时进行处理。

67、当然，PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。

68、但如果能弄清上面介绍的思路，也可知到PLC是怎么工作的了。

本文分享完毕，希望对你有所帮助。

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