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 可編程控制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，入出信息變換主要由運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。這程序既有系統(tǒng)的（這程序又稱監(jiān)控程序，或操作系統(tǒng)），又有用戶的。系統(tǒng)程序為用戶程序提供編輯與運(yùn)行平臺，同時，還進(jìn)行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設(shè)、上位計算機(jī)或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進(jìn)行設(shè)計。什么樣的控制，就有什么樣的用戶程序。

      可靠物理實現(xiàn)主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O，OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然后再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統(tǒng)（電路）。盡管這些模塊相當(dāng)多，占了PLC體積的大部分，但由于它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。

輸入電路時刻監(jiān)視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態(tài)，并將此狀態(tài)暫存于它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應(yīng)的輸入暫存器。

      輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態(tài)，高、低電位狀態(tài)，并可鎖存。同時，它還有相應(yīng)的物理電路，可把這個高、低電位的狀態(tài)傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應(yīng)的輸出鎖存器。

      這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內(nèi)存交換信息通過PLC I/O總線及運(yùn)行PLC的系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。

      把輸入暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態(tài)。

      輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位（bit）與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O總線及運(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。

      PLC除了有可接收開關(guān)信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是后者先要進(jìn)行模、數(shù)轉(zhuǎn)換，然后，再把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入PLC相應(yīng)的內(nèi)存單元中。

      如要產(chǎn)生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）。靠它對PLC相應(yīng)的內(nèi)存單元的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)、模轉(zhuǎn)換，并產(chǎn)生輸出。

這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關(guān)的內(nèi)存區(qū)到輸出有關(guān)的內(nèi)存區(qū)的變換。這是一個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于PLC有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是*可能的。

      圖1對以上敘述作了說明。其中框圖代表信息存儲的地點，箭頭代表信息的流向及實現(xiàn)信息流動的手段。這個圖，既反映了PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點，同時也反映了信息在PLC中的空間關(guān)系。

      簡單地說，PLC工作過程是：輸入刷新---運(yùn)行用戶程序---輸出刷新，再輸入刷新---再運(yùn)行用戶程序---再輸出刷新??*停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。

      圖2所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息間的時間關(guān)系。

a- 簡化工作流程圖              b – 實際工作流程圖

圖2 PLC工作流程圖

     有了上述過程，用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為：有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)視得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是*停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化。只是響應(yīng)的時間上，略有滯后。但由于PLC的工作速度很快，所以，這個“略有滯后”的時間是很短的，一般也就是幾毫秒、幾十毫秒，多也不會超過100到200毫秒。

圖2a所示的是簡化的過程，實際的PLC工作過程還要復(fù)雜些。除了I/O刷新及運(yùn)行用戶程序，還要做些其它的公共處理工作。公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)視、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。

      監(jiān)視循環(huán)時間的目的是避免用戶程序“死循環(huán)”，保證PLC能正常工作。為避免用戶程序“死循環(huán)”的辦法是用“看門狗”（Watching dog），即設(shè)一個定時器，監(jiān)測用戶程序的運(yùn)行時間。只要循環(huán)超時，即報警，或作相應(yīng)處理。

      外設(shè)服務(wù)是讓PLC可接受編程器對它的操作，或向編程器輸出數(shù)據(jù)。

通訊處理是實現(xiàn)與計算機(jī)，或與其它PLC，或與智能操作器、傳感器進(jìn)行信息交換的。這也是增強(qiáng)PLC控制能力的需要。

      也就是說，實際的PLC工作過程總是：公共處理——I/O刷新——運(yùn)行用戶程序——再公共處理——?反復(fù)不停地重復(fù)著。圖2b所示的是實際的過程。

      此外，PLC上電后，也要進(jìn)行系統(tǒng)自檢及內(nèi)存的初始化工作，為PLC的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備。

      用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序以實現(xiàn)控制，稱掃描方式工作。是PLC基本的工作方式。

      此外，為了應(yīng)對緊急任務(wù)，PLC還有中斷工作方式。在中斷方式下，需處理的任務(wù)先申請中斷，被響應(yīng)后停止正運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷的服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。

      PLC的中斷方式的任務(wù)，或稱事件，是分等級的。同時出現(xiàn)兩個或多個中斷事件，則優(yōu)先級高的先處理，繼而處理低的。直到全部處理完中斷任務(wù)，再轉(zhuǎn)為執(zhí)行掃描程序。

      PLC對大量控制都用掃描方式工作，而對個別急需的處理，則用中斷方式。這樣，既可做到所有的控制都能照顧到，而個別應(yīng)急的任務(wù)也能及時進(jìn)行處理。

      當(dāng)然，PLC的實際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。但如果能弄清上面介紹的思路，也可知到PLC是怎么工作的了。