一步步解读PLC扫描过程

PLC扫描过程详解

一、引言

PLC（可编程逻辑控制器）作为现代工业自动化的核心设备之一，广泛应用于各种生产流程的控制。
其扫描过程是实现控制功能的关键环节。
本文将一步步解读PLC扫描过程，帮助读者更好地理解PLC的工作原理。

二、PLC概述

PLC是一种专门为工业环境设计的数字计算机，主要用于控制机械或生产过程。
其主要特点包括可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等。
PLC内部包含中央处理器、存储器、输入输出接口等关键部件，通过扫描过程实现对外部设备的控制。

三、PLC扫描过程

PLC扫描过程主要包括输入扫描、程序执行和输出刷新三个阶段。下面分别介绍这三个阶段：

1. 输入扫描

在输入扫描阶段，PLC依次读取输入端子的状态。
当读取到某个输入点时，会将其状态存储到对应的寄存器中。
此阶段的主要任务是确保所有输入信号都被正确读取并处理。

2. 程序执行

在程序执行阶段，PLC按照预设的优先级和顺序执行用户编写的程序。
执行过程中，CPU会根据输入寄存器的状态进行逻辑运算、数据处理等，并将结果存储到相应的寄存器中。
此阶段是实现控制功能的核心环节。

3. 输出刷新

在输出刷新阶段，PLC根据程序执行阶段得到的结果，刷新输出端子的状态。
就是将计算出的结果通过输出端子发送到外部设备，从而实现对其的控制。
此阶段的主要任务是确保输出信号的准确性和实时性。

四、PLC扫描过程详解

为了更深入地了解PLC扫描过程，接下来将从以下几个方面进行详细解读：

1. 扫描周期

PLC扫描过程是一个周期性的过程，每个周期包括输入扫描、程序执行和输出刷新三个阶段。
扫描周期的长短取决于PLC的性能、程序的大小以及输入/输出点的数量等因素。

2. 扫描顺序

在输入扫描阶段，PLC按照预设的顺序依次读取输入端子的状态。
同样，在程序执行阶段，PLC也会按照预设的顺序执行用户编写的程序。
因此，了解PLC的扫描顺序对于编写程序和调试设备非常重要。

3. 扫描路径

PLC的扫描路径包括水平扫描和垂直扫描两种方式。
水平扫描是指按照地址从左到右进行扫描，垂直扫描则是按照地址从上到下进行扫描。
不同的扫描路径可能对程序的执行结果产生影响，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的扫描路径。

4. 定时与中断

在PLC扫描过程中，定时与中断是非常重要的概念。
定时是指PLC按照预设的时间间隔执行特定任务，如定时控制等。
中断则是在某些特定条件下，暂停当前任务转而执行其他任务。
了解定时与中断的原理和应用，有助于实现更复杂的控制功能。

五、优化建议

为了提高PLC的扫描效率和性能，以下是一些优化建议：

1. 优化程序结构：合理组织程序代码，避免冗余和复杂的逻辑结构，以提高程序执行效率。
2. 减少不必要的输入输出：减少不必要的输入输出点数，降低PLC的负载和扫描周期。
3. 使用高性能的PLC：根据实际需求选择性能更高的PLC，以提高扫描速度和响应速度。
4. 定期检查与维护：定期对PLC进行检查和维护，确保其处于良好的工作状态。

六、结语

本文详细解读了PLC扫描过程，包括输入扫描、程序执行和输出刷新三个阶段。
同时，从扫描周期、扫描顺序、扫描路径以及定时与中断等方面进行了深入探讨。
最后，提出了优化PLC性能的几点建议。
希望通过本文的介绍，读者能更好地理解PLC的工作原理和扫描过程，为实际应用提供参考。

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简述PLC的扫描工作过程

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。 PLC工作的全过程可用图7.9所示的运行框图来表示。 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。 在上述几个部分中，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。 分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。 这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。 下面就对这三个阶段进行详细的分析。 (1) 输入采样阶段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。 (2) 程序执行阶段根据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。 (3) 输出刷新阶段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。

plc扫描是什么原理？

PLC的工作方式为循环扫描。

由于计算机每个时间点只能做一个工作 ，所以PLC是通过循环的工作方式来完成控制的，每个循环周期按次序分为三个阶段，即输入采样、程序执行、输出刷新，这种工作方式称为扫描工作方式。 从输入采样到输出刷新的整个执行时间成为扫描周期。 PLC则是执行循环的扫描周期。

PLC的工作方式是一个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。 CPU从第一条指令开始，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工作的。

概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。 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。 整个过程可分为三个部分.

1、上电处理：对PLC系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。

2、扫描过程：先完成输入处理，再完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。

3、出错处理：PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。

当PLC处于正常运行时，它将不断循环扫描。 这个过程可分为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。

什么是PLC的扫描工作过程？

当PLC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，PLC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，PLC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映象区中的相应得单元内。 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，PLC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。 (三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC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PLC的真正输出同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。 另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。 当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。 一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。