1、LC基本原理和應(yīng)用PLC原理與應(yīng)用 第5講 講解內(nèi)容：3 可編程序控制器基礎(chǔ)3.3 I/O接口電路和功能3.4 PLC的工作方式 學(xué)習(xí)說明 ：本講是學(xué)習(xí)PLC控制器的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)掌握：1 輸入接口電路：有直流輸入、交流輸入、直接輸入接口電路。2 輸出接口電路：直流輸出接口電路、交流輸出接口電路、交直流輸出接口電路。（晶體管輸出、可控硅輸出、繼電器輸出方式） 3 外部輸入器件 ：電氣開關(guān)器件 、電子開關(guān)器件和其他類開關(guān)器件 。4 外部輸出執(zhí)行器件 5 PLC的工作方式：工作方式 、工作過程 、掃描周期時(shí)間 、PLC的掃描周期階段 、優(yōu)缺點(diǎn) 。 LC基本原理和應(yīng)用3.3 PLC的輸入輸出接口電路

2、和常用外部器件 可編程序控制器用于控制的I/O接口電路都經(jīng)過了專門設(shè)計(jì)，有很強(qiáng)的抗干擾能力，使PLC可以直接用于條件惡劣的工業(yè)環(huán)境。開關(guān)量的輸入輸出接口電路是PLC的基本接口電路。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路 PLC的輸入接口電路分類：有直流輸入、交流輸入、直接輸入三種情況。輸入接口電路的功能：是把外部開關(guān)量的狀態(tài)（例如按鈕、撥動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)的接通狀態(tài)或開斷狀態(tài)，晶體管開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)）轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部存儲(chǔ)單元的“1”或“0”狀態(tài)。輸入接口電路的結(jié)構(gòu)：為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，外部每個(gè)開關(guān)都要連入一個(gè)單獨(dú)的回路中，這個(gè)回路上的元器件主要是：電源、開關(guān)、光電耦合器件的輸入端，還有限流、

3、濾波器件等。電源和開關(guān)在PLC外部，其他在PLC內(nèi)部。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路輸入接口電路的連接：內(nèi)外電路通過輸入端子排連接。外部電源和開關(guān)串聯(lián)：開關(guān)的一端接在一般稱為輸入點(diǎn)的端子上，電源另一端接在COM端子上。內(nèi)部的光電耦合器件的輸入端和限流電阻等串聯(lián)后也連在這兩個(gè)端子上。光電耦合器件的輸出端通過內(nèi)部電路連接輸入狀態(tài)暫存器。光電耦合器件：也稱光耦合器或光隔離器，簡(jiǎn)稱光耦，是半導(dǎo)體器件。功能：實(shí)現(xiàn)電信號(hào)在電路之間傳遞，又能保證兩部分電路之間是電氣隔離的。即傳遞信號(hào)、抑制干擾、進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路一、直流輸入接口電路 說明把外部開關(guān)量的狀

4、態(tài)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部“1”、“0”狀態(tài)的過程。 圖中只畫出一個(gè)點(diǎn)的內(nèi)部接口，外部電源是直流24V電源。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路工作作用：外部電路中的一個(gè)按鈕或開關(guān)閉合時(shí)，二極管都要導(dǎo)通發(fā)光使光耦合元件的輸出端的晶體光敏三極管導(dǎo)通，就把該外部開關(guān)閉合的信號(hào)傳遞到內(nèi)部電路，使輸入狀態(tài)暫存器對(duì)應(yīng)位存“1”。當(dāng)外部電路中按鈕或開關(guān)斷開時(shí)，接口電路不通，發(fā)光二極管不發(fā)光，則把該外部開關(guān)斷開的信號(hào)也傳遞到內(nèi)部電路，使輸入狀態(tài)暫存器對(duì)應(yīng)位存“0”。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路二、交流輸入接口電路其外部電源是交流電源，電壓為交流110V或220V（50或60Hz）。交流輸入接

5、口電路在外部輸入開關(guān)器件需接交流電源時(shí)使用。工作：同樣的，當(dāng)外部電路中的按鈕或開關(guān)閉合時(shí)，交流電壓加在輸入端與公共端之間，使光耦元件工作，開關(guān)閉合的信號(hào)送到PLC內(nèi)部，使輸入狀態(tài)暫存器對(duì)應(yīng)位存“1”。三、直接輸入接口電路有的PLC已經(jīng)把24V電源事先串接在PLC的內(nèi)部接口電路線上，在外部看不見電源，外部接線時(shí)只需要把開關(guān)或按鈕直接接在輸入點(diǎn)和COM端上就可以了，這叫做直接輸入。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.1 輸入接口電路輸入開關(guān)及接法：接在輸入點(diǎn)上的外部開關(guān)器件，我們稱為輸入開關(guān)。接法：輸入接口所需的直流24V電壓，PLC內(nèi)部24V電源可以向外部提供。直流輸入時(shí),開關(guān)兩端一端接PLC端子排的輸

6、入點(diǎn)，另一端接24V電源的一個(gè)電極，24V直流電源的另一個(gè)電極接COM端。有的PLC需考慮24V電源的電極極性,有的不需要考慮。使用PLC內(nèi)部電源時(shí)，要注意電源的容量。比如，MASTER-K30機(jī)最大負(fù)載能力為300mA。注意：110或220V的交流電源需要外部提供。輸入電路的內(nèi)部回路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、放大。濾波的目的是為了消除高頻干擾，但是加濾波電路也使輸入信號(hào)的傳輸產(chǎn)生延遲，延遲時(shí)間一般為81Oms。有的PLC帶有高速響應(yīng)輸入點(diǎn)，信號(hào)傳送延遲較短，只有02ms。有的PLC的輸入點(diǎn)的濾波延遲時(shí)間可以事先根據(jù)需要設(shè)定,為用戶在各種情況下的使用提供了方便。經(jīng)過濾波放大的信號(hào)存放在輸入暫存器中

7、。LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路 開關(guān)量輸出接口電路分類：按照負(fù)載使用的電源的情況：可分為直流輸出接口電路、交流輸出接口電路、交直流輸出接口電路。按接口電路內(nèi)輸出開關(guān)器件的種類：可分為晶體管輸出、可控硅輸出、繼電器輸出三種輸出方式。注意：晶體管輸出方式只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出電路；可控硅輸出方式只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸出電路；繼電器輸出方式即可帶直流負(fù)載，又可帶交流負(fù)載，屬于交直流輸出電路。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路 工作作用：經(jīng)PLC控制程序運(yùn)行，可得到相應(yīng)的控制信號(hào)，這些控制信號(hào)用來控制接在PLC輸出端的外部設(shè)備。一個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)有“0”、“1”兩種狀

8、態(tài)，它們存儲(chǔ)在被稱為“輸出繼電器”的一位存儲(chǔ)器中。輸出接口電路的作用就是把內(nèi)部“輸出繼電器”的“1”,“0”信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠枯敵鲭娐罚ㄟB接被控外部設(shè)備的電路）的接通和開斷。首先“輸出繼電器”中的“0”、“1”值被傳送到輸出狀態(tài)鎖存器的相應(yīng)位中，再傳送到連接光電耦合器輸入端的線路中，光電耦合器的輸出端控制一個(gè)開關(guān)元件（稱輸出開關(guān)元件），這個(gè)開關(guān)元件與外部設(shè)備及所需電源串聯(lián)成一個(gè)回路。若開關(guān)元件的開關(guān)閉合，則外部設(shè)備接通；若開關(guān)元件的開關(guān)斷開，則外部設(shè)備不被接通。這樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部設(shè)備的開關(guān)量控制。LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路1繼電器（RY）輸出方式(交直流輸出) LC基本原理和應(yīng)用3

9、.3.2 輸出接口電路1繼電器（RY）輸出方式(交直流輸出)外部電源：可以是交流電源也可以是直流電源。工作：若“輸出繼電器”中的信號(hào)為“1”，送到輸出狀態(tài)鎖存器中的“1”信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大后，再經(jīng)光電耦合元件傳到作為輸出開關(guān)的繼電器的線圈，使繼電器線圈得電，而使繼電器的常開觸點(diǎn)在電磁力的作用下接通。繼電器常開觸點(diǎn)接通,也就接通了連接外部設(shè)備的電路，使外部設(shè)備得電工作。若“輸出繼電器”中的信號(hào)為“0”，則繼電器線圈不會(huì)得電，或斷電，繼電器常開觸點(diǎn)不能接通，或斷開，使外部設(shè)備不得電，或斷電。特點(diǎn)：繼電器輸出方式抗干擾能力強(qiáng)，負(fù)載能力大，可接交流負(fù)載和直流負(fù)載，適應(yīng)面廣，工作可靠。但是這種輸出方式的缺點(diǎn)

10、是，信號(hào)響應(yīng)速度相對(duì)較慢，轉(zhuǎn)換頻率低；還因?yàn)槔^電器是有觸點(diǎn)開關(guān)，觸點(diǎn)分?jǐn)鄷r(shí)可能產(chǎn)生電弧，給控制器增加干擾。注意：圖中只畫出一個(gè)輸出點(diǎn)的接口電路，浪涌電流吸收器的作用：是防干擾的。繼電器輸出方式可帶較低速大功率交、直流負(fù)載。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路2交流固體繼電器（SSR）輸出方式（交流輸出） LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路2交流固體繼電器（SSR）輸出方式（交流輸出）結(jié)構(gòu)：SSR（Solid State Relay）指固體繼電器，是采用固體半導(dǎo)體元件組裝而成的無觸點(diǎn)開關(guān)。SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸出開關(guān)元件為雙向可控硅或反并聯(lián)的兩個(gè)

11、單向可控硅，輸入輸出間為光隔離。SSR輸入端加上一定值的直流電流信號(hào)后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。PLC交流輸出時(shí)，采用固體繼電器作輸出開關(guān)元件。外部電源必須是交流電源。固體繼電器輸出方式，又可稱為可控硅輸出方式。工作：當(dāng)“輸出繼電器”中的信號(hào)為“1”時(shí)，輸出狀態(tài)鎖存器里的“1”信號(hào)經(jīng)過光電耦合器件后去觸發(fā)雙向可控硅，使可控硅導(dǎo)通，由于是雙向可控硅，既可正向?qū)ǎ挚煞聪驅(qū)?，可通交流電。它?dǎo)通就使交流負(fù)載電路（外部設(shè)備）導(dǎo)通，控制負(fù)載完成應(yīng)做的工作。特點(diǎn)：可控硅輸出方式的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，沒有反向耐壓?jiǎn)栴}，特別適于作交流開關(guān)。它的信號(hào)響應(yīng)速度比繼電器快，但比不上晶體管輸出方式，負(fù)載能力也

12、居中。內(nèi)部有浪涌電流吸收器，可用來限制可控硅兩端的電壓幅度。對(duì)負(fù)載電路，雙向可控硅是無觸點(diǎn)開關(guān)?？煽毓栎敵龇绞娇蓭Ц咚俅蠊β式涣髫?fù)載。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路3晶體管(TR)輸出方式（直流輸出） LC基本原理和應(yīng)用3.3.2 輸出接口電路3晶體管(TR)輸出方式（直流輸出） 晶體管輸出方式采用功率晶體管作PLC的輸出開關(guān)元件。外部電源必須是直流電源。工作：功率晶體管是無觸點(diǎn)開關(guān)元件。當(dāng)“輸出繼電器”中的信號(hào)為“1”時(shí)，送到PLC輸出狀態(tài)鎖存器中的“1”信號(hào)經(jīng)光電耦合器件后使晶體管導(dǎo)通，使接在輸出點(diǎn)上的負(fù)載（外部設(shè)備）得電工作。特點(diǎn)：晶體管輸出方式，輸出響應(yīng)速度快，但負(fù)載能力

13、小，只能做直流輸出，可帶高速小功率直流負(fù)載。注意：輸出接口電路中的光電耦合器件的作用和輸入接口電路中的一樣，起信號(hào)耦合、電隔離、電平匹配、抗干擾的作用。接在輸出點(diǎn)上的PLC內(nèi)部的開關(guān)器件，我們稱為輸出開關(guān)。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.3 相關(guān)事項(xiàng) 1輸入輸出接口電路都有狀態(tài)指示燈，當(dāng)開關(guān)（外部輸入開關(guān)、內(nèi)部輸出開關(guān)）閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的指示燈亮；否則燈不亮。2開關(guān)量I/O接口電路的外部接線方式有兩種。一種方式稱為匯點(diǎn)式接線，八個(gè)（或四個(gè)）輸入開關(guān)各自的一端分別接八個(gè)（或4個(gè)）輸入點(diǎn)，各自的另一端都接在一個(gè)公共端點(diǎn)上，和一個(gè)電源構(gòu)成八個(gè)回路（或四個(gè)回路）。一般把公共端點(diǎn)稱為COM點(diǎn)。輸出負(fù)載也有類似

14、的接法。另一種方式稱為分隔式接線，每個(gè)I/O點(diǎn)都存在兩個(gè)獨(dú)立的連接點(diǎn)和一個(gè)電源，獨(dú)立構(gòu)成回路。這樣可實(shí)現(xiàn)每個(gè)I/O間的電隔離。3有的PLC的一個(gè)端子排上既可安裝輸入點(diǎn)，也可安裝輸出點(diǎn)，而且點(diǎn)的位置可由使用者自由安置，給外部接線帶來極大的方便。4模塊式結(jié)構(gòu)的PLC的輸入模塊和輸出模塊實(shí)際上是專門的輸入接口電路和輸出接口電路。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.4 I/O接口的性能指標(biāo) 1額定電壓輸入接口的輸入電壓額定值和輸出接口的輸出電壓的額定工作范圍。一般輸入額定電壓：DC 24V （也有 DC 12V、DC 5V），AC 110V 或AC220V ；輸出額定電壓：繼電器輸出 最大AC 260V ，可

15、控硅輸出 AC 85264V ，晶體管輸出 DC 24V 或DC 12V 或DC 5V。2ON保證電壓輸入開關(guān)ON(接通)的最低保證電壓，也就是保證輸入的開關(guān)量為邏輯1時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓最低值。DC 19V（額定電壓DC 24V），AC 80V（額定電壓AC 110V）或AC 160V（額定電壓AC 220V）。3OFF保證電壓輸入開關(guān)OFF(斷開)的最高保證電壓，也就是保證輸入的開關(guān)量為邏輯0時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓最高值。DC 6V（額定電壓DC 24V），AC 30V（額定電壓AC 110V）或AC 50V（額定電壓AC 220V）。4輸入電流輸入接口為額定電壓時(shí)，每點(diǎn)輸入的電流值。710 mA點(diǎn)

16、。5最大輸出電流輸出接口每點(diǎn)允許輸出的最大電流值。例如，繼電器輸出 2A/點(diǎn) 5A/8點(diǎn)，可控硅輸出1A/點(diǎn) 3A/8點(diǎn)，晶體管輸出 1A/點(diǎn) 3A/8點(diǎn)（DC 24V）。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.4 I/O接口的性能指標(biāo)6OFFON響應(yīng)時(shí)間輸入電路的外部開關(guān)由OFF變?yōu)镺N后到PLC內(nèi)部的輸入狀態(tài)表由0變?yōu)?所需的時(shí)間，稱為OFFON響應(yīng)時(shí)間。因?yàn)檩斎虢涌陔娐芬獙?duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波放大。濾波的目的是消除高頻干擾，這帶來信號(hào)傳輸?shù)难舆t，響應(yīng)時(shí)間一般為8l0ms，也有快的12ms。有的機(jī)型，響應(yīng)時(shí)間可以通過軟件設(shè)定。從PLC內(nèi)部的輸出狀態(tài)表由0變?yōu)?到外部輸出電路由OFF到ON所需的時(shí)間，也稱為

17、OFFON響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)檩敵鼋涌陔娐肥前演敵鲦i存器的信號(hào)進(jìn)行功率放大，以帶動(dòng)執(zhí)行部件工作，這個(gè)過程也使信號(hào)傳輸延遲。7ONOFF響應(yīng)時(shí)間意義同OFFON響應(yīng)時(shí)間，只不過這里的信號(hào)是ONOFF。8OFF時(shí)漏電流如果輸出方式為可控硅輸出或晶體管輸出，當(dāng)輸出開關(guān)OFF時(shí)，仍有一定的電流流出，這個(gè)電流的最大值稱為OFF時(shí)漏電流。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.5 外部輸入器件 1電氣開關(guān)器件（1）手動(dòng)開關(guān)：這是由操作者發(fā)出控制信號(hào)的電氣開關(guān)，主要是各類按鈕和開關(guān)。（2）自動(dòng)開關(guān)控制或保護(hù)用的各類檢測(cè)裝置的開關(guān)，常見的有行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等。行程開關(guān)是依據(jù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程或位置而動(dòng)作的開關(guān)電器，利用

18、它可以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的位置，并給出一個(gè)動(dòng)作的信號(hào)。繼電器有中間繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、壓力繼電器、速度繼電器等，它們是各類非電量或電量的檢測(cè)裝置，并把這些電量或非電量值轉(zhuǎn)換為開關(guān)（繼電器觸點(diǎn)）的接通或開斷。接觸器的輔助觸點(diǎn)也可作為PLC的外部輸入開關(guān)。特點(diǎn)：這些電氣開關(guān)都是有觸點(diǎn)元件。其優(yōu)點(diǎn)是觸點(diǎn)容量大，動(dòng)作直觀，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是動(dòng)作頻率低，可靠性差。2電子開關(guān)器件和其他類開關(guān)器件它們包括半導(dǎo)體時(shí)間繼電器、干簧繼電器、光控開關(guān)、光電晶體管開關(guān)、晶體管接近開關(guān)、霍爾效應(yīng)接近開關(guān)等。 LC基本原理和應(yīng)用3.3.6 外部輸出執(zhí)行器件 1接觸器接觸器是利用電磁吸力的作用使觸

19、頭導(dǎo)通或關(guān)斷大電流電路的開關(guān)電器。PLC的輸出點(diǎn)與接觸器的線圈相連，接觸器的觸點(diǎn)連接在主電路中，例如電動(dòng)機(jī)回路中。2電動(dòng)機(jī)包括交流異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)等。多數(shù)情況是通過接觸器與電動(dòng)機(jī)相連。3電磁閥電磁閥是指在氣體或液體流動(dòng)的管路中受電磁力控制開閉管路的閥體，它是工業(yè)自動(dòng)化的一種重要元件。PLC的輸出點(diǎn)與電磁閥的線圈相連。4電熱器件、照明器件、顯示器件等。 LC基本原理和應(yīng)用3.4 PLC的工作方式3.4.1 PLC的周期循環(huán)掃描工作方式 工作方式：計(jì)算機(jī)的CPU是按分時(shí)操作原理工作的，CPU一個(gè)時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作。CPU對(duì)各個(gè)操作一個(gè)一個(gè)地按規(guī)定好的順序執(zhí)行，這

20、稱為掃描工作方式。PLC主要按掃描方式進(jìn)行工作，而且是周期循環(huán)掃描工作方式。工作過程：PLC的中央處理器CPU與各外部設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、輸入信號(hào)的采集、控制量的輸出等操作都是按固定的順序進(jìn)行的，而且是執(zhí)行一遍后再執(zhí)行下一遍，以循環(huán)掃描方式進(jìn)行。掃描周期時(shí)間：在正常狀態(tài)下，從某一操作點(diǎn)開始，按順序掃描各個(gè)操作流程，再返回到這一操作點(diǎn)的整個(gè)過程稱為掃描周期，所用時(shí)間稱為掃描周期時(shí)間。PLC的掃描周期階段：一般包括系統(tǒng)自檢、外部設(shè)備服務(wù)、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等六個(gè)階段。 LC基本原理和應(yīng)用圖3-4-1 PLC周期掃描流程框圖LC基本原理和應(yīng)用PLC的掃描周期階段（

21、六個(gè)）：1系統(tǒng)自檢階段PLC的CPU要對(duì)系統(tǒng)的有關(guān)硬件進(jìn)行自檢。這類工作中的一部分，上電啟動(dòng)后只進(jìn)行一次，不進(jìn)入掃描周期；有的部分要周期循環(huán)的進(jìn)行，歸入掃描周期內(nèi)，作為系統(tǒng)自檢階段。這階段的工作還包括對(duì)運(yùn)行監(jiān)控定時(shí)器WDT（Watch Dog Timer）的檢查和復(fù)位。WDT監(jiān)控定時(shí)器的功能是，通過時(shí)間設(shè)定來檢測(cè)整個(gè)掃描周期是否有故障。工作：由系統(tǒng)或用戶對(duì)WDT定時(shí)器設(shè)定一個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間與掃描周期時(shí)間相對(duì)應(yīng)，略大于掃描周期時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為設(shè)定值；WDT定時(shí)器還有一個(gè)記錄當(dāng)前值的寄存器，在PLC運(yùn)行的整個(gè)過程中，WDT定時(shí)器當(dāng)前值與設(shè)定值不斷的進(jìn)行比較。若WDT定時(shí)器當(dāng)前值小于設(shè)定值，則說明

22、運(yùn)行正常。再對(duì)WDT定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值寄存器歸零，開始下一周期的計(jì)時(shí)。若由于某些原因，PLC發(fā)生了故障，例如程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時(shí)間必然超時(shí)，這樣，在WDT當(dāng)前值比設(shè)定值小時(shí)，掃描循環(huán)周期不會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)自檢階段，而最終會(huì)出現(xiàn)WDT定時(shí)器當(dāng)前值大于設(shè)定值的情況，此時(shí)WDT發(fā)出警告，再配合其他檢測(cè)信息，系統(tǒng)判斷故障性質(zhì)，若屬偶然因素所至，系統(tǒng)能夠自動(dòng)清除，則復(fù)位WDT定時(shí)器，循環(huán)掃描重新開始；否則，WDT定時(shí)器發(fā)出故障信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止執(zhí)行用戶程序，封鎖硬件，切斷輸出，以保障設(shè)備和人身安全，并對(duì)外發(fā)出報(bào)警信號(hào)，等待處理。LC基本原理和應(yīng)用PLC的掃描周期階段：2外設(shè)服務(wù)階段在PLC RUN（運(yùn)

23、行）時(shí)，可能通過編程器或?qū)Ｓ帽O(jiān)控器或微機(jī)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，甚至強(qiáng)迫改變某些存儲(chǔ)器的值，或輸出某些數(shù)據(jù)。這就要求PLC與外部設(shè)備（編程器、監(jiān)控器、微機(jī)、外部存儲(chǔ)器、打印機(jī)等）進(jìn)行信息交換，這就是外設(shè)服務(wù)。外設(shè)服務(wù)的時(shí)間和次序是確定的，也在周期掃描時(shí)間內(nèi)。3通信服務(wù)階段當(dāng)PLC不是單機(jī)控制而是形成控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，PLC與PLC 之間，PLC與上位機(jī)之間要進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換，也就是通過通信處理器（通信接口）進(jìn)行通信聯(lián)系。這個(gè)時(shí)間也是固定在周期掃描時(shí)間內(nèi)。在通信服務(wù)時(shí)間，PLC發(fā)出的信息和數(shù)據(jù)送到通信處理器，并從通信處理器中讀取所需數(shù)據(jù)和信息。當(dāng)數(shù)據(jù)交換完成或者通信服務(wù)時(shí)間到，服務(wù)就結(jié)束。PLC運(yùn)行不需

24、要通訊時(shí)，通信服務(wù)時(shí)間就是零。LC基本原理和應(yīng)用PLC的掃描周期階段：4輸入采樣階段輸入映像存儲(chǔ)器中，一位（二進(jìn)制）存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)外部輸入開關(guān)的狀態(tài)，通，存“1”；斷，存“0”。這里，一個(gè)二進(jìn)制一位存儲(chǔ)單元被稱為一個(gè)“輸入繼電器”。全部“輸入繼電器”（或說整個(gè)輸入映像存儲(chǔ)器），可以稱為輸入狀態(tài)表，因?yàn)樗涗浟怂械耐獠枯斎腴_關(guān)的狀態(tài)。在輸入采樣階段，PLC把輸入狀態(tài)暫存器中全部的數(shù)據(jù)，即外部輸入開關(guān)的狀態(tài)，不管有沒有改變，都同時(shí)地（也可以說，一次性集中地），按外部點(diǎn)地址與內(nèi)部位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，讀入到內(nèi)存中的輸入映像存儲(chǔ)器中，也就是在各輸入繼電器中存起來。這稱為輸入采樣，也稱為輸入刷新，刷新輸入狀

25、態(tài)表。輸入狀態(tài)表上所有的值在兩次輸入采樣之間都不改變，不管對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)上的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化還是沒有發(fā)生變化。5程序執(zhí)行階段這個(gè)階段執(zhí)行用戶程序。從0000步程序開始，按順序、按要求一條指令一條指令地執(zhí)行，直到“END”指令出現(xiàn)，程序執(zhí)行階段結(jié)束。LC基本原理和應(yīng)用PLC的掃描周期階段：6輸出刷新階段在程序執(zhí)行過程中，通過輸出指令寫到“輸出繼電器”中的“0”、“1”是控制輸出接口中的輸出開關(guān)的，進(jìn)而控制外部輸出器件的通電或斷電。“輸出繼電器”的全體稱為輸出映像存儲(chǔ)器，一個(gè)“輸出繼電器”占據(jù)輸出映像存儲(chǔ)器的一位。輸出映像存儲(chǔ)器又可看作為輸出狀態(tài)表。在程序執(zhí)行階段，執(zhí)行一次對(duì)“輸出繼電器”的輸出指令，

26、就立即把得到的0、1數(shù)據(jù)寫到輸出映像存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)位中，執(zhí)行幾次，寫幾次。也就是說，可以隨時(shí)地即時(shí)刷新輸出狀態(tài)表。但是不能即時(shí)刷新輸出狀態(tài)鎖存器，即輸出狀態(tài)鎖存器的各位不能隨時(shí)被改寫。輸出狀態(tài)鎖存器的各位是在輸出刷新階段被統(tǒng)一集中刷新。在這個(gè)階段，CPU把內(nèi)存中輸出映像存儲(chǔ)器，也就是輸出狀態(tài)表的內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)地同時(shí)轉(zhuǎn)存到輸出接口電路的輸出狀態(tài)鎖存器中，再經(jīng)過光耦驅(qū)動(dòng)，刷新輸出開關(guān)，再使PLC輸出口的執(zhí)行器件的工作狀態(tài)被刷新，實(shí)現(xiàn)PLC的控制目的。LC基本原理和應(yīng)用PLC的程序執(zhí)行和I/O處理過程框圖 說明：以上在一個(gè)掃描周期中的六個(gè)階段依次地循環(huán)地被CPU掃描，直到斷電停機(jī)。我們把CPU這種周而復(fù)

27、始地對(duì)各設(shè)備、各階段依次定時(shí)操作的原理和過程稱為可編程序控制器的周期掃描機(jī)制。 LC基本原理和應(yīng)用PLC的掃描工作過程總結(jié) 整個(gè)過程包括內(nèi)部處理：系統(tǒng)自檢和外部設(shè)備服務(wù)、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理六個(gè)階段 整個(gè)過程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期 掃描周期與CPU運(yùn)行速度、PLC硬件配置及用戶程序長(zhǎng)短有關(guān)。 典型值為1100msLC基本原理和應(yīng)用3.4.2 PLC的周期循環(huán)掃描時(shí)間的計(jì)算公式 3.4.3 PLC的周期循環(huán)掃描機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)3.4.4 PLC的中斷工作方式 周期掃描時(shí)間=用戶程序執(zhí)行時(shí)間+I/O刷新時(shí)間+系統(tǒng)自診斷時(shí)間+外設(shè)、通訊服務(wù)時(shí)間舉例說明PLC的周期循環(huán)掃描機(jī)

28、制的優(yōu)缺點(diǎn)（下頁）PLC的中斷工作方式 ：PLC在某些對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求高的重要場(chǎng)合，也可以采取中斷方式工作，有外部中斷和定時(shí)器中斷，有專門的中斷初始化指令、中斷子程序入口指令、中斷返回指令。注意：中斷時(shí)，就不遵守I/O集中統(tǒng)一刷新的規(guī)定，但沒有中斷時(shí)，依然按周期掃描方式工作。注意：不是所有類型的PLC都有中斷和中斷指令。 LC基本原理和應(yīng)用舉例說明PLC的周期循環(huán)掃描機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)【例3-4-1】見圖3-4-3。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的PLC程序，外部輸入開關(guān)P001通過P00l存儲(chǔ)器控制輔助繼電器M001線圈，M001線圈通過M001的觸點(diǎn)控制輸出繼電器P020、P021的線圈，P020、P021輸出繼電器控制輸出開關(guān)P020、P021，再控制接在P020、P021點(diǎn)上的外部執(zhí)行器件的通電、斷電。假設(shè)P001開關(guān)在第一個(gè)掃描周期輸入刷新階段后閉合。我們列表分析一下什么時(shí)候P020、P021輸出開關(guān)跟著閉合。表3-4-1中：表示輸入采樣階段；表示程序執(zhí)行階段，表示輸出刷新階段。 LC基本原理和應(yīng)用舉例說明PLC的周期循環(huán)掃描機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)圖3-4-3 例3-4-1的程序執(zhí)行和I/O處理過程示意圖 LC基本原理和應(yīng)用舉例說明PLC的周期循環(huán)掃描機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)元件、存儲(chǔ)器掃描周期一掃描周期二掃描周期三外部P00