1.3.3 PLC的扫描工作原理

PLC是专用工业控制计算机，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制。

PLC按集中输入、集中输出、周期性循环扫描的方式进行工作。PLC的CPU以分时操作系统方式处理各项任务，每一瞬间只能做一件事情，程序的执行是以串行工作方式依次完成相应软元件的控制动作，以循环扫描工作方式周而复始地工作。

1.PLC的扫描工作方式

PLC是通过反映控制要求的用户程序来执行相应的操作，从而完成控制任务的。CPU只能按分时操作（串行工作）方式，每次执行一个操作，按程序要求逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。

扫描工作方式在执行用户程序时，从程序的第一条指令开始扫描执行，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后逐条执行。在程序执行完后，再回到第一条指令开始扫描执行，周而复始重复运行。

PLC的扫描工作方式与继电器控制的工作原理明显不同。继电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有动合和动断触点不论在控制电路的哪个位置，都会立即同时动作。而PLC采用扫描工作方式（串行工作方式），如果某个软元件的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作，必须等扫描到该软元件才会动作。但由于PLC的扫描速度快，通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果上并没有什么差别。

2.PLC的扫描过程

PLC的扫描工作流程如图1-14所示。

图1-14 PLC的扫描工作流程

整个扫描工作过程主要包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1～100ms。

在内部处理阶段，进行PLC自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（WDT）复位以及完成其他内部处理工作。

在通信服务阶段，PLC与上位机或其他智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。

当PLC处于停止（STOP）状态时，仅完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行（RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。

PLC的扫描工作方式简单直观，便于程序设计，并为其可靠运行提供了保障。当PLC扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用，而且还可通过CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于CPU内部故障使程序执行进入无限循环。