一文告诉你PLC 的工作原理，其实很简单，建议收藏

各种 PLC 都采用扫描工作方式，具体工作过程大同小异。下面以欧姆龙公司的小型机CP1为例，介绍PLC的工作过程。如图1所示，PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环过程可归纳为五个工作阶段，如图1所示。一次循环所用的时间称为一个工作周期（或扫描周期），其长短与用户程序的长短以及PLC机本身性能有关，其数量级为ms级，典型值为几十ms。

图1 PLC工作流程图

各阶段完成的任务如下。

（1）公共处理：进行硬件检查、用户程序内存检查和电池异常检查等。检查正常后，方可进行下面的操作。如果有异常情况，则根据错误的严重程度发出报警或停止PLC运行。

（2）程序执行：在程序执行阶段，CPU按先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行，CPU从输入映象寄存器（每个输入继电器对应一个输入映象寄存器，其通/断状态对应1/0）和元件映象寄存器（即与各种内部继电器、输出继电器对应的寄存器）中读出各继电器的状态，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入元件映象寄存器中。

（3）扫描周期计算处理：若设定扫描周期为固定值（可由用户在PLC设置中设定），则进入等待循环，直到该固定值到，再往下进行。若设定扫描周期为不定的（即决定于用户程序的长短等，为不定值），不等待，接着进行扫描周期的计算。

（4）I/O刷新：在此阶段，进行I/O刷新。输入刷新时，CPU从输入电路中读出各输入点状态，并将此状态写入输入映象寄存器中；输出刷新时，将输出继电器的元件映象寄存器的状态（1/0）传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。

（5）外围设备服务：包括USB端口通信、串行端口通信、存储盒访问，以及通信单元的链接服务等。

根据上述PLC的工作过程，可以得出从输入端子到输出端子的信号传递过程，如图2所示。若输入端子外接开关状态有变化，则此变化反映到输入电路的输出端；在I/O刷新阶段，CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映象寄存器；在程序执行阶段， CPU从输入映象寄存器和元件映象寄存器中读出各继电器的状态，并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映象寄存器中；在紧接着的下一个I/O刷新阶段，将输出映象寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从而控制外接器件动作。

图2 从输入到输出的信号传递过程

PLC的循环扫描工作方式也为PLC提供了一条死循环自诊断功能。PLC内部设置了一个监视定时器 WDT，其定时时间可由用户设置为大于用户程序的扫描周期，PLC 在每个扫描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。正常情况下，监视定时器不会动作，如果由于CPU内部故障使程序执行进入死循环，那么，扫描周期将超过监视定时器的定时时间，这时，监视定时器动作，运行停止，以提示用户。

在循环扫描过程中，有时需要立即对某个信息进行处理，以加快响应速度，为此，PLC中引入中断功能，设有内置输入中断、定时中断、高速计数器中断、外部中断等，PLC在循环扫描的各个阶段都可以响应中断信号。

PLC有很多优越特性，但也有不足之处，其中之一，PLC的I/O有响应滞后现象。产生I/O滞后现象的原因主要有3个方面。

（1）输入滤波器有时间常数。输入电路中的滤波器对输入信号有延迟作用，时间常数越大，延迟作用越大。