深入了解PLC子程序的工作机制与限制 (深入了解plc扫描周期)

深入了解PLC子程序的工作机制与限制（PLC扫描周期详解）

一、引言

PLC（可编程逻辑控制器）作为工业自动化领域的重要组成部分，广泛应用于各种生产流程的控制中。
在PLC系统中，子程序是一种重要的编程单元，用于实现特定的功能或任务。
本文将深入探讨PLC子程序的工作机制、限制以及PLC扫描周期的相关知识，帮助读者更好地理解PLC系统的运行原理。

二、PLC子程序工作机制

1. 子程序定义

PLC子程序是一段可重复使用的程序代码，用于执行特定的任务或功能。
在主程序的控制下，子程序可以被调用并执行相应的操作。
子程序的编写通常基于特定的控制逻辑和算法。

2. 子程序调用

在主程序中，可以通过特定的指令或条件来调用子程序。
当满足调用条件时，PLC将执行子程序中的指令，完成相应的任务。
调用子程序的指令称为“调用指令”或“子程序调用”。

3. 子程序执行过程

当子程序被调用时，PLC将按照子程序中的逻辑顺序执行指令。
子程序可以包含各种逻辑控制指令、数据操作指令等，用于实现复杂的控制功能。
在执行过程中，PLC会根据输入信号的状态和内部变量的值进行逻辑判断，并输出相应的控制信号。

三、PLC子程序的限制

1. 扫描周期限制

PLC系统的工作是基于扫描周期进行的，每个扫描周期的时间是有限的。
在有限的扫描周期内，PLC需要完成所有输入信号的读取、程序的执行和输出信号的刷新。
因此，子程序的执行时间不能过长，否则会影响PLC的响应速度和系统稳定性。

2. 资源限制

PLC系统的硬件资源是有限的，包括内存、处理器速度等。
子程序的编写需要考虑这些资源限制，避免占用过多资源导致系统性能下降。
在编写子程序时，需要优化代码，提高资源利用率。

3. 嵌套层级限制

在PLC编程中，子程序可以嵌套调用，即一个子程序可以调用另一个子程序。
但是，PLC系统的嵌套层级是有限的。
过多的嵌套层级会导致系统处理复杂，影响性能。
因此，在编写子程序时需要注意嵌套层级的控制。

四、PLC扫描周期详解

1. PLC扫描周期概述

PLC扫描周期是指PLC完成一次完整的输入扫描、程序执行和输出刷新的过程。
扫描周期的长短直接影响PLC的响应速度和处理能力。

2. 输入扫描

在扫描周期的起始阶段，PLC会读取所有输入信号的状态。
这些信号包括开关状态、传感器信号等，是PLC进行控制的基础。

3. 程序执行

在输入扫描后，PLC将按照既定的程序逻辑执行指令。
这个阶段包括主程序和所有被调用的子程序的执行。

4. 输出刷新

在程序执行完成后，PLC会根据计算结果和内部变量的值刷新输出信号，控制外部设备或机构进行相应动作。

5. 扫描周期与性能关系

扫描周期的长短直接影响PLC的性能。
短的扫描周期意味着更高的处理速度和更好的实时性。
因此，在PLC系统设计和编程过程中，需要优化程序，缩短扫描周期，提高系统性能。

五、结论

深入了解PLC子程序的工作机制、限制以及扫描周期对于提高PLC系统的性能和稳定性具有重要意义。
通过优化子程序设计、控制嵌套层级、缩短扫描周期等方式，可以提高PLC系统的处理速度、实时性和可靠性，为工业自动化领域的发展做出贡献。

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西门子PLC工作模式及处理扫描周期

s7-1200工作模式和处理扫描周期内容如下：1、程序运行模式：在这种模式下，S7-1200根据用户编写的程序进行运行。 2、调试模式：调试模式允许用户在程序运行过程中进行实时监视和调试。 3、下载模式：下载模式用于将用户编写的程序从编程软件上传到S7-1200中。 处理扫描周期内容是：1、输入扫描：程序开始之前，扫描输入端子，按照一定顺序将所有输入信号写入到寄存器具有输入状态的输入映像寄存器中。 2、程序执行：PLC完成了输入扫描工作后，按照顺序从0号地址开始的程序进行逐条扫描执行，将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。 3、输出刷新：当系统执行完所有的用户程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。

什么是PLC的扫描周期？

PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。 每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。 PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。 整个过程可分为以下几个部分：第一部分是上电处理。 PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。 第二部分是自诊断处理。 PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。 如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。 当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。 第三部分是通讯服务。 PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。 首先检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。 第四部分是程序扫描过程。 PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。 先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，最后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。 通讯服务和程序扫描过程是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。 可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间必须被控制在一定范围内。 PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。 通常用PLC执行l KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。 值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。 而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。 当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。 PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。 1．每次扫描过程。 集中对输入信号进行采样。 集中对输出信号进行刷新。 2．输入刷新过程。 当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。 只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。 此时，输入映像寄存器被刷新。 接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。 所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。 由此可见，输入映像寄存器的数据完全取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。 根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。 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”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。 然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。 对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。 在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。 由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定，而输出端子的接通和断开状态，完全由输出锁存器决定。 4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5．扫描周期的长短由三条决定。 （1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数6．由于采用集中采样。 集中输出的方式。 存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

plc的扫描周期是什么意思？

PLC在RUN工作模式时，执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期。

PLC的工作过程是循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。

典型值约为1～l00ms。 扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。 当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。 有的编程软件或编程器可以提供扫描周期韵当前值，有的还可以提供扫描周期的最大值和最小值。

扩展资料

PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，这种方式减少了外界干扰的影响。

PLC的工作过程是循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。

输出对输入的影响有滞后现象。 PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，当采样阶段结束后，输入状态的变化将要等到下一个采样周期才能被接收，因此这个滞后时间的长短又主要取决于循环周期的长短。 此外，影响滞后时间的因素还有输入滤波时间、输出电路的滞后时间等。

输出映像寄存器的内容取决于用户程序扫描执行的结果。

输出锁存器的内容由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。

PLC当前实际的输出状态有输出锁存器的内容决定。