PLC程序运行原理剖析 (plc程序运行时读取的开关状态不是现场开关的即时状态)

PLC程序运行原理剖析：PLC程序运行时读取的开关状态与现场开关即时状态的区别

一、引言

PLC（可编程逻辑控制器）作为工业控制领域的重要设备，广泛应用于各种生产流程、机械设备及自动化系统中。
PLC程序运行原理是PLC技术的基础，深入了解其运行原理对于提高设备性能、优化生产流程具有重要意义。
本文将重点剖析PLC程序运行原理，并探讨PLC程序运行时读取的开关状态与现场开关即时状态的区别。

二、PLC程序运行原理概述

PLC程序运行原理主要包括以下几个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。
在输入采样阶段，PLC读取输入信号，如开关状态、传感器信号等。
在程序执行阶段，PLC根据用户编写的程序对输入信号进行逻辑运算和处理。
在输出刷新阶段，PLC根据运算结果更新输出状态，控制现场设备的开关动作。

三、PLC程序运行时读取的开关状态分析

在PLC程序运行过程中，读取的开关状态是指PLC从输入端口接收到的信号状态，这些信号状态反映了现场设备的开关情况。这些读取的开关状态并不是现场开关的即时状态，主要原因如下：

1. 信号传输延迟：现场开关的即时状态需要通过电线传输到PLC，这个过程中存在一定的传输延迟，导致PLC接收到的信号状态并非实时状态。
2. PLC处理速度限制：PLC在接收到信号后，需要按照预定的程序进行逻辑运算和处理，这个过程需要一定的时间，也导致了读取的开关状态并非即时状态。

四、PLC程序运行时读取的开关状态与现场开关即时状态的区别

1. 时效性不同：PLC程序运行时读取的开关状态存在一定的延迟，而现场开关的即时状态是实时的。
2. 影响因素不同：PLC程序运行时读取的开关状态受到信号传输延迟和PLC处理速度等因素的影响，而现场开关的即时状态主要受到现场设备的工作状态和外部环境的影响。
3. 控制精度不同：由于存在延迟，PLC程序运行时读取的开关状态可能无法完全反映现场设备的实际状态，从而影响控制精度。而现场开关的即时状态更能准确反映设备的实际状态，有利于提高控制精度。

五、优化措施

为了减小PLC程序运行时读取的开关状态与现场开关即时状态之间的差异，提高控制精度和实时性，可以采取以下优化措施：

1. 优化硬件设计：选择高性能的PLC和传输设备，提高信号传输速度和数据处理能力。
2. 优化软件设计：采用先进的控制算法和优化技术，提高程序的运行效率和实时性。
3. 加强维护保养：定期检查和维护PLC设备，保证其处于良好的工作状态，减少故障和延迟。
4. 实时监控与诊断：通过实时监控和诊断技术，及时发现和解决信号传输过程中的问题，提高信号的实时性和准确性。

六、结论

本文重点剖析了PLC程序运行原理，并探讨了PLC程序运行时读取的开关状态与现场开关即时状态的区别。
通过深入了解PLC程序运行原理及两者之间的区别，我们可以采取优化措施提高控制精度和实时性。
未来随着技术的不断发展，PLC技术将在工业控制领域发挥更加重要的作用，为提高生产效率和降低运营成本做出更大贡献。

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plc控制系统工作原理是什么

可编程逻辑控制器(PLC)，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。 即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 功能特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 1.使用方便，编程简单采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 2.功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。 它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。 PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。 硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。 4.可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5.系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。 完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 6.维修工作量小，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。 PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故

PLC的工作原理是什么？

三台电动机顺序启/停控制电路与PLC控制的梯形图：

PLC：可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

一、电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 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

二、中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。 它按照可编程逻辑控制器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。 当可编程逻辑控制器投入运行时，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。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双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。

三、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

四、输入输出接口电路

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

五、功能模块

如计数、定位等功能模块。

六、通信模块

可编程控制器的工作原理是什么？

PLC采用循环扫描的工作方式。

PLC有两种工作方式：运行（RUN）与停止（STOP）。 处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。 当处于运行工作模式时，PLC要进行内部处理、通信服务、输入处理、执行程序和输出处理的操作，然后按上述过程循环扫描工作。

PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。 循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。

PLC可编程控制器工作过程：

1、内部处理阶段

在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其他内部工作。

2、通信服务阶段

在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。

3、输入处理

输入处理也叫输入采样。 在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。 在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。

4、程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，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的跳转地址。

若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。 根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。

以上内容参考：网络百科-PLC控制器