西門子PLC模塊ST40   6ES72881ST400AA0

S7-200 SMART，CPU ST40，標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 模塊，晶體管輸出，24 V DC 供電，24 輸入/16 輸出

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PLC的工作過(guò)程

提示：

PLC作為一種特殊的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其工作過(guò)程與通用的計(jì)算機(jī)有很大不同。zui初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器、接觸器構(gòu)成的控制裝置。其運(yùn)行方式是不同的。 通用的計(jì)算機(jī)一般采用事件驅(qū)動(dòng)和消息機(jī)制，是一種等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤操作，當(dāng)按下按鍵后，計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序運(yùn)行。傳統(tǒng)的繼電器控制

    PLC作為一種特殊的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其工作過(guò)程與通用的計(jì)算機(jī)有很大不同。zui初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器、接觸器構(gòu)成的控制裝置。其運(yùn)行方式是不同的。

    通用的計(jì)算機(jī)一般采用事件驅(qū)動(dòng)和消息機(jī)制，是一種等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤操作，當(dāng)按下按鍵后，計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序運(yùn)行。傳統(tǒng)的繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行方式，如果一個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，則該繼電器所有的觸點(diǎn)都會(huì)動(dòng)作。而PLC的CPU則采用順序掃描用戶程序的運(yùn)行方式，如果一個(gè)邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，則該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到這個(gè)觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。

    PLC采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期，PLC的工作過(guò)程如圖1-3所示。

    圖1-3    PLC的工作過(guò)程圖

    簡(jiǎn)單講，PLC上電時(shí)，啟動(dòng)執(zhí)行，然后進(jìn)入PLC掃描過(guò)程。從用戶觀點(diǎn)，PLC掃描過(guò)程就是從輸入模塊讀取狀態(tài)信號(hào)放入過(guò)程映像區(qū)，然后開(kāi)始調(diào)用循環(huán)。如果有事件產(chǎn)生中斷，則調(diào)用相應(yīng)的塊（功能）進(jìn)行處理。zui后把過(guò)程映像輸出表送輸出模塊。PLC可以被看作是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備，一直在循環(huán)掃描并執(zhí)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)好的任務(wù)。

    PLC整個(gè)掃描過(guò)程可以分為內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新5個(gè)階段。

    (1)內(nèi)部處理階段

    內(nèi)部處理階段也稱為系統(tǒng)自檢階段。內(nèi)部處理過(guò)程是運(yùn)行PLC內(nèi)部系統(tǒng)的管理程序，在這個(gè)階段，PLC完成硬件自檢工作和將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位等內(nèi)部工作。如果通過(guò)自檢，則執(zhí)行后續(xù)功能，否則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該程序是生產(chǎn)廠家在PLC出廠時(shí)就已經(jīng)固化的，一般比較固定，與用戶的控制程序無(wú)直接關(guān)聯(lián)，其運(yùn)行時(shí)間與用戶程序運(yùn)行時(shí)間相比要短的多。

    (2)通信服務(wù)階段

    在通信服務(wù)階段，處理鏈接服務(wù)功能。主要是PLC建立、處理與遠(yuǎn)程I/O、上位計(jì)算機(jī)、其他聯(lián)網(wǎng)PLC、編程器以及各種智能裝置的通信鏈接。當(dāng)然，只有在系統(tǒng)中已配置了遠(yuǎn)程I/O和其他鏈接單元時(shí)，才進(jìn)行此階段工作。

    (3)輸入采樣階段

    PLC以掃描的方式工作，輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入信號(hào)，按順序?qū)⑿盘?hào)讀入寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中存儲(chǔ)，每一輸入點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)其信息的寄存器。輸入寄存器與計(jì)算機(jī)內(nèi)存交換信息通過(guò)計(jì)算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC內(nèi)存有專門開(kāi)辟的存放輸入信息的映像區(qū)。這個(gè)區(qū)的每一個(gè)對(duì)應(yīng)位( bit)稱為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。這些位置為1，表示接點(diǎn)通，為0表示接點(diǎn)斷。由于其狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程稱為輸入采樣。該采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行程序時(shí)被使用。

    (4)用戶程序執(zhí)行階段

    PLC的用戶程序由若干條指令組成，PLC從*條指令開(kāi)始，按順序逐條對(duì)用戶程序進(jìn)行掃描。用戶程序一般從輸入映像寄存器、內(nèi)部寄存器和輸出映像寄存器中讀取所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出映像寄存器中暫存。

    (5)輸出刷新階段

    在執(zhí)行完所有用戶程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出寄存器中，并通過(guò)輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，再去驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。

    為了便于理解PLC程序的執(zhí)行過(guò)程，通常也可近似的認(rèn)為PLC的掃描工作過(guò)程為3個(gè)基本階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。PLC在運(yùn)行模式時(shí)，掃描工作是不斷重復(fù)的，也就是說(shuō)，以上3個(gè)階段是不斷重復(fù)的，其輸入和輸出存儲(chǔ)器不斷被刷新。由于這個(gè)過(guò)程是*停止地循環(huán)反復(fù)，所以，輸出總是反映輸入變化的。只是響應(yīng)時(shí)間，略有滯后。當(dāng)然，這個(gè)滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制就不會(huì)及時(shí)，也就失去控制意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是PLC實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，PLC的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，長(zhǎng)則幾微秒、幾十微秒，短則零點(diǎn)幾或零點(diǎn)零幾微秒，而且這個(gè)速度還在不斷提高。

    同一個(gè)系統(tǒng)在各次掃描周期中，隨著條件的不同，執(zhí)行程序的時(shí)間會(huì)有變化，因?yàn)槌绦驁?zhí)行過(guò)程中，變量狀態(tài)的不同，部分程序段可能不執(zhí)行。

    程序循環(huán)掃描一次的時(shí)間，不僅與每條指令執(zhí)行的時(shí)間有關(guān)，而且與程序中所用的指令類型、指令條數(shù)有關(guān)。