探究PLC程序的执行逻辑 (plc实验过程)

探究PLC程序的执行逻辑——PLC实验过程详解

一、引言

在现代工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）发挥着核心作用。
PLC是一种数字计算机，专为工业环境设计，能够实现逻辑控制、数据处理、网络通信等功能。
本文旨在详细探究PLC程序的执行逻辑，通过一系列实验过程，让读者深入了解PLC的工作原理。

二、实验环境与准备

本次实验采用一台典型的PLC设备，包括CPU模块、电源模块、输入输出模块等。实验前，我们需要完成以下准备工作：

1. 选择合适的PLC编程软件，如TIA Portal（西门子）、GX Works（三菱）等。
2. 准备一个典型的工业自动化场景，例如电机控制、传送带控制等。
3. 设计实验任务，明确实验目的和要求。

三、PLC程序编写与上传

在PLC编程软件中，我们可以根据实验任务编写相应的程序。
一般来说，PLC程序由一系列指令组成，这些指令按照一定的逻辑顺序执行。
常见的PLC编程语言包括梯形图（Ladder Diagram）、指令表（Instruction List）和功能块图（Function Block Diagram）等。
完成程序编写后，我们需要将程序上传到PLC设备中。

四、PLC程序执行逻辑分析

PLC程序的执行逻辑可以概括为以下几个阶段：

1. 输入扫描：PLC首先扫描所有输入信号，包括按钮、传感器等。这些输入信号被读取并存储在相应的寄存器中。
2. 程序执行：PLC根据预先编写的程序，按照指令的顺序执行。在程序执行过程中，PLC会处理输入信号、执行控制算法、进行数据处理等。
3. 输出刷新：在程序执行完毕后，PLC会根据程序的结果刷新输出信号，控制工业设备的动作。

为了更直观地理解PLC程序的执行逻辑，我们可以通过以下实验进行探究：

实验一：电机控制

假设我们需要控制一个电机的启停。
我们可以通过编写一个简单的PLC程序来实现这一功能。
在程序中，我们设置两个输入信号：启动按钮和停止按钮。
当启动按钮被按下时，电机开始运转；当停止按钮被按下时，电机停止运转。
通过模拟实验，我们可以观察到PLC如何根据输入信号执行程序，从而控制电机的运行。

实验二：传送带控制

在一个传送带控制场景中，我们需要实现传送带的启停、加速、减速等功能。
我们可以编写一个复杂的PLC程序来实现这些功能。
在程序中，我们需要处理多个输入信号（如启动按钮、停止按钮、速度调节器等），并根据这些信号执行相应的控制算法。
通过模拟实验和实际操作，我们可以分析PLC程序在处理复杂任务时的执行逻辑。

五、实验结果与分析

通过一系列实验，我们可以得出以下结论：

1. PLC程序的执行逻辑是清晰的，遵循输入扫描、程序执行、输出刷新的过程。
2. PLC能够处理复杂的工业控制任务，包括处理多个输入信号、执行控制算法、进行数据处理等。
3. 在实际工业环境中，PLC程序的稳定性和可靠性至关重要，需要充分考虑各种因素（如电磁干扰、环境温度等）对程序执行的影响。

六、结论

本文详细探究了PLC程序的执行逻辑，通过一系列实验过程，让读者了解了PLC的工作原理。
实验结果证明了PLC在处理工业控制任务时的有效性。
为了成为一名合格的PLC工程师，我们需要熟练掌握PLC编程技术，并具备丰富的实践经验和良好的逻辑思维能力。
希望通过本文的介绍，读者对PLC有更深入的了解，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

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PLC的用户程序执行过程

对于用户来说，在编写用户程序或选择设备时，必须清楚下面介绍的三个阶段，即用户程序执行过程的原理。 PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。 （1）输入扫描在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映像区，输入映像存储器被刷新。 在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。 可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。 如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路，对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”，即相当于继电器线圈导通。 在程序执行过程中，该编号对应的触点动作；如果输入设备能使输入开路，则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”，即相当于继电器线圈没导通，在程序执行过程中，该编号对应的触点不动作。 如果在PLC处于非输入扫描的阶段，PLC外的输入设备状态发生了变化，内部输入继电器也不会发生变化，要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。 所以，对于少于十几毫秒的输入信号，经常采集不到。 （2）执行程序在执行用户程序过程中，PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行，即按助记符指令表的先后顺序执行。 但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。 程序执行过程中，PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算，根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中，包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。 输出继电器的信号存放在输出映像区，即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。 在程序执行过程中，同一周期内，前面的逻辑结果影响后面的触点，即后执行的程序可能用到前面的最新中间运算结果；但同一周期内，后面的运算结果不影响前面的逻辑关系。 该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的最终状态（导通与否），将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。 （3）输出刷新程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区，而不送到输出端口上。 在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。 如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合。 全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

PLC执行程序的过程分为哪三个阶段？

PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段， PLC的扫描工作过程:（1）输入采样阶段。 在这一阶段中， PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。 此时，输入映像寄存器被刷断。 在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。 可见， PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。 一般来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则可能造成信号的丢失。 （2）程序执行阶段。 在执行用户程序过程中， PLC按照梯形图程序扫描原则，一般来说， PLC按从左至右、从上到下的步骤逐个执行程序。 但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。 程序执行过程中，当指令中涉及输入、输出状态时， PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态，从输出映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。 然后进行相应的运算，运算结果再存入输出映像寄存器中。 对输出映像寄存器来说，每一个元件（“软继电器”）的状态会随着程序执行过程而变化。 （3）输出刷新阶段。 程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区，而不送到输出端口上。 在输出刷新阶段， PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。 如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合，经过输出端子驱动外部负载。 全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

plc的工作原理是什么，工作过程分哪几个阶段

(一）PLC的基本机构：从PLC的硬件结构形式上，PLC可以分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种基本结构形式。 （二）PLC的组成：1. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。 这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 2.存储器系统程序存储器是存放系统软件的存储器；用户程序存储器是存放PLC用户程序应用;数据存储器用来存储PLC程序执行时的中间状态与信息，它相当于PC的内存。 3.输入输出接口（I/O模块）PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。 I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。 I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 4.通信接口通信接口的主要作用是实现PLC与外部设备之间的数据交换（通信）。 通信接口的形式多样，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的标准串行接口。 可以通过多芯电缆，双绞线，同轴电缆，光缆等进行连接。 5.电源PLC的电源为PLC电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。 一个良好的、可靠的电源系统是PLC的最基本保障。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。