深入了解PLC子程序的调用机制 (深入了解plc扫描周期)

深入了解PLC子程序的调用机制及PLC扫描周期

一、引言

在现代工业控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）作为核心设备之一，扮演着至关重要的角色。
PLC具有高度的灵活性和可配置性，能够通过编程实现各种控制逻辑。
在实际应用中，PLC子程序的调用机制及其扫描周期对于控制系统的性能和稳定性具有重要影响。
本文将深入探讨PLC子程序的调用机制及其扫描周期，帮助读者更好地理解和应用PLC技术。

二、PLC概述

PLC是一种专门为工业控制环境设计的数字计算机，主要用于控制机械设备的动作。
PLC系统包括CPU、存储器、输入输出接口、通信接口等部分。
其主要任务是执行用户编写的程序，通过数字或模拟输入输出信号控制工业过程。

三、PLC子程序的调用机制

1. 子程序的概念

子程序是PLC程序中的一部分，用于执行特定的任务或功能。
子程序可以被主程序或其他子程序调用执行。

2. 子程序的调用方式

（1）条件调用：根据特定条件判断是否调用子程序。
例如，当某个输入信号达到设定值时，触发条件成立，调用相应的子程序。

（2）定时调用：按照设定的时间间隔定期调用子程序。
这种方式常用于需要定时执行某些任务的场合。

（3）事件触发调用：当发生特定事件时，调用相应的子程序处理。
例如，故障报警事件触发后，调用故障处理子程序。

3. 子程序的调用过程

当PLC主程序或另一个子程序需要执行某个任务时，会调用相应的子程序。
调用过程中，PLC会根据子程序的地址或名称找到子程序，然后将其加载到CPU中执行。
执行完毕后，返回主程序或调用它的子程序继续执行后续任务。

四、PLC扫描周期

1. PLC扫描周期的概念

PLC扫描周期是指PLC完成一次完整的任务扫描所需的时间。
这包括输入扫描、程序执行和输出刷新三个阶段。

2. 输入扫描

在输入扫描阶段，PLC会读取所有输入设备的状态信息，并将这些信息存储在相应的输入映像寄存器中。

3. 程序执行

在程序执行阶段，PLC按照预定的程序逐条执行指令。
这包括主程序和所有被调用的子程序。
程序执行过程中，CPU会根据输入映像寄存器的数据以及内部的变量、计数器等进行运算和处理。

4. 输出刷新

在输出刷新阶段，PLC根据程序执行的结果刷新输出映像寄存器，并将最终结果输出到输出设备，控制现场设备的动作。

5. 扫描周期的影响

PLC扫描周期的长短直接影响到控制系统的响应速度和性能。
扫描周期越短，PLC对输入变化的响应速度越快，控制系统的性能越好。
但是，扫描周期过短也可能导致CPU负荷过大，影响PLC的稳定性和寿命。
因此，合理设置PLC扫描周期是非常重要的。

五、深入了解PLC子程序的调用与扫描周期的关系

在实际应用中，PLC子程序的调用与扫描周期是紧密相关的。
子程序的调用会打断当前的扫描周期，进入子程序执行阶段。
子程序的执行时间会影响扫描周期的长短。
因此，在编写PLC程序时，需要充分考虑子程序的复杂度和执行时间，以确保控制系统的性能和稳定性。

六、结论

本文深入探讨了PLC子程序的调用机制及其扫描周期。
了解这些机制对于合理编写PLC程序、优化控制系统性能具有重要意义。
在实际应用中，需要根据控制系统的需求和现场情况，合理设置PLC子程序的调用方式和扫描周期，以确保控制系统的稳定性和响应速度。

---

什么是PLC的扫描周期？

程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。 然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。 整个工作过分为自诊断、通信服务、输入处理、程序执行这五个阶段。 这5个阶段称之为扫描周期。

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。

扩展资料：

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。

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。

PLC扫描周期怎么去理解？对程序的运行会有什么影响？

PLC扫描周期就是执行完指令所需的时间，要求实时控制严格的地方一定要考虑扫描周期，和外部通讯，也要考虑的尤其是和单片机通讯。

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。