PLC主要按掃描方式進(jìn)行工作，而且是周期掃描方式。
PLC的中央處理器CPU與各外部設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、輸入信號(hào)的采集、控制量的輸出等操作都是按固定的順序進(jìn)行的，而且是執(zhí)行一遍后再執(zhí)行下一遍，以循環(huán)掃描方式進(jìn)行。
在正常狀態(tài)下，從某一操作點(diǎn)開(kāi)始，按順序掃描各個(gè)操作流程，再返回到這一操作點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程稱為掃描周期，所用時(shí)間稱為掃描周期時(shí)間。
PLC的掃描周期一般包括系統(tǒng)自檢、外部設(shè)備服務(wù)、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等六個(gè)階段。PLC周期掃描流程框圖見(jiàn)圖。
1.系統(tǒng)自檢階段
PLC的CPU要對(duì)系統(tǒng)的有關(guān)硬件進(jìn)行自檢。這類工作中的一部分，上電啟動(dòng)后只進(jìn)行一次，不進(jìn)入掃描周期;有的部分要周期循環(huán)的進(jìn)行，歸入掃描周期內(nèi)，作為系統(tǒng)自檢階段。
這階段的工作還包括對(duì)運(yùn)行監(jiān)控定時(shí)器WDT(Watch Dog Timer)的檢查和復(fù)位。WDT監(jiān)控定時(shí)器的功能是，通過(guò)時(shí)間設(shè)定來(lái)檢測(cè)整個(gè)掃描周期是否有故障。
首先，由系統(tǒng)或用戶對(duì)WDT定時(shí)器設(shè)定一個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間與掃描周期時(shí)間相對(duì)應(yīng)，略大于掃描周期時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為設(shè)定值;WDT定時(shí)器還有一個(gè)記錄當(dāng)前值的寄存器，它從掃描周期開(kāi)始計(jì)時(shí)，一個(gè)掃描周期進(jìn)行完畢后，當(dāng)前值寄存器記錄的當(dāng)前值就是這個(gè)掃描周期時(shí)間。運(yùn)行正常時(shí)掃描周期時(shí)間小于WDT定時(shí)器設(shè)定值。在PLC運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，WDT定時(shí)器當(dāng)前值與設(shè)定值不斷的進(jìn)行比較。
進(jìn)入系統(tǒng)自檢階段，標(biāo)志上一個(gè)掃描周期結(jié)束，此時(shí)檢查監(jiān)控定時(shí)器WDT，若WDT定時(shí)器當(dāng)前值小于設(shè)定值，則說(shuō)明運(yùn)行正常。在這種情況下，WDT檢查后，再對(duì)WDT定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值寄存器歸零，開(kāi)始下一周期的計(jì)時(shí)。
若由于某些原因，PLC發(fā)生了故障，例如程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時(shí)間必然超時(shí)，這樣，在WDT當(dāng)前值比設(shè)定值小時(shí)，掃描循環(huán)周期不會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)自檢階段，而最終會(huì)出現(xiàn)WDT定時(shí)器當(dāng)前值大于設(shè)定值的情況，此時(shí)WDT發(fā)出警告，再配合其他檢測(cè)信息，系統(tǒng)判斷故障性質(zhì)，若屬偶然因素所至，系統(tǒng)能夠自動(dòng)清除，則復(fù)位WDT定時(shí)器，循環(huán)掃描重新開(kāi)始;否則，WDT定時(shí)器發(fā)出故障信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止執(zhí)行用戶程序，封鎖硬件，切斷輸出，以保障設(shè)備和人身安全，并對(duì)外發(fā)出報(bào)警信號(hào)，等待處理。
有的PLC的WDT定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間是固定的，不允許用戶改變;有的允許用戶用軟件來(lái)設(shè)定，以適應(yīng)用戶控制程序的需要。
有的PLC雖然WDT定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間是固定的，但指令系統(tǒng)中有WDT復(fù)位指令。如果用戶程序過(guò)長(zhǎng)而使周期掃描時(shí)間大于WDT定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)非故障停機(jī)，為解決這一問(wèn)題，可以把WDT復(fù)位指令插在程序中間，人為地讓W(xué)DT及時(shí)復(fù)位而使當(dāng)前值始終小于設(shè)定值而不會(huì)發(fā)出非故障的故障信號(hào)。
2.外設(shè)服務(wù)階段
在PLC RUN(運(yùn)行)時(shí)，可能通過(guò)編程器或?qū)Ｓ帽O(jiān)控器或微機(jī)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，甚至強(qiáng)迫改變某些存儲(chǔ)器的值，或輸出某些數(shù)據(jù)。這就要求PLC與外部設(shè)備(編程器、監(jiān)控器、微機(jī)、外部存儲(chǔ)器、打印機(jī)等)進(jìn)行信息交換，這就是外設(shè)服務(wù)。外設(shè)服務(wù)的時(shí)間和次序是確定的，也在周期掃描時(shí)間內(nèi)。
3.通信服務(wù)階段
當(dāng)PLC不是單機(jī)控制而是形成控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，PLC與PLC 之間，PLC與上位機(jī)之間要進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換，也就是通過(guò)通信處理器(通信接口)進(jìn)行通信聯(lián)系。這個(gè)時(shí)間也是固定在周期掃描時(shí)間內(nèi)。在通信服務(wù)時(shí)間，PLC發(fā)出的信息和數(shù)據(jù)送到通信處理器，并從通信處理器中讀取所需數(shù)據(jù)和信息。當(dāng)數(shù)據(jù)交換完成或者通信服務(wù)時(shí)間到，服務(wù)就結(jié)束。PLC運(yùn)行不需要通訊時(shí)，通信服務(wù)時(shí)間就是零。
4.輸入采樣階段
這是體現(xiàn)PLC周期循環(huán)掃描方式重要優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)階段。我們知道，外部輸入開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)改變是隨機(jī)地，這個(gè)改變隨時(shí)地通過(guò)輸入接口電路送到輸入狀態(tài)暫存器中，但不能隨時(shí)地送到輸入映像存儲(chǔ)器中。
輸入映像存儲(chǔ)器中，一位(二進(jìn)制)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)外部輸入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，通，存“1”;斷，存“0”。這里，一個(gè)二進(jìn)制一位存儲(chǔ)單元被稱為一個(gè)“輸入繼電器”。全部“輸入繼電器”(或說(shuō)整個(gè)輸入映像存儲(chǔ)器)，可以稱為輸入狀態(tài)表，因?yàn)樗涗浟怂械耐獠枯斎腴_(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
什么時(shí)候把輸入狀態(tài)暫存器中的外部輸入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)送到輸入映像存儲(chǔ)器(輸入狀態(tài)表)中?在輸入采樣階段。在這個(gè)階段，PLC把輸入狀態(tài)暫存器中全部的數(shù)據(jù)，即外部輸入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，不管有沒(méi)有改變，都同時(shí)地(也可以說(shuō)，一次性集中地)，按外部點(diǎn)地址與內(nèi)部位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，讀入到內(nèi)存中的輸入映像存儲(chǔ)器中，也就是在各輸入繼電器中存起來(lái)。這稱為輸入采樣，也稱為輸入刷新，刷新輸入狀態(tài)表。輸入狀態(tài)表上所有的值在兩次輸入采樣之間都不改變，不管對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)上的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化還是沒(méi)有發(fā)生變化。這樣處理的好處，在后面介紹。
5.程序執(zhí)行階段
這個(gè)階段執(zhí)行用戶程序。從0000步程序開(kāi)始，按順序、按要求一條指令一條指令地執(zhí)行，直到“END”指令出現(xiàn)，程序執(zhí)行階段結(jié)束。由于是周期循環(huán)掃描，所以用戶程序也是一個(gè)周期從頭到尾執(zhí)行一次，并且，隨著周期的循環(huán)，不斷反復(fù)地執(zhí)行。執(zhí)行程序就要從內(nèi)存各類存儲(chǔ)器中讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行要求的運(yùn)算和操作，向有關(guān)存儲(chǔ)器中寫數(shù)據(jù)。向存儲(chǔ)器中寫入的數(shù)據(jù)當(dāng)然是運(yùn)算和操作的結(jié)果。需要控制外部輸出開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)一般由執(zhí)行輸出指令獲得，寫入到“輸出繼電器”，即輸出映像存儲(chǔ)器中。在一次程序執(zhí)行過(guò)程中，前面程序得到的運(yùn)算結(jié)果，可以馬上被后面指令使用;后面程序得到的運(yùn)算結(jié)果，在同一周期內(nèi)不能被前面指令使用，但可以在下一周期被前面指令使用。這樣，指令在程序中的前后位置是需要認(rèn)真考慮的。
6.輸出刷新階段
在程序執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)輸出指令寫到“輸出繼電器”中的“0”、“1”是控制輸出接口中的輸出開(kāi)關(guān)的，進(jìn)而控制外部輸出器件的通電或斷電?！拜敵隼^電器”的全體稱為輸出映像存儲(chǔ)器，一個(gè)“輸出繼電器”占據(jù)輸出映像存儲(chǔ)器的一位。輸出映像存儲(chǔ)器又可看作為輸出狀態(tài)表。在程序執(zhí)行階段，執(zhí)行一次對(duì)“輸出繼電器”的輸出指令，就立即把得到的0、1數(shù)據(jù)寫到輸出映像存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)位中，執(zhí)行幾次，寫幾次。也就是說(shuō)，可以隨時(shí)地即時(shí)刷新輸出狀態(tài)表。但是不能即時(shí)刷新輸出狀態(tài)鎖存器，即輸出狀態(tài)鎖存器的各位不能隨時(shí)被改寫。輸出狀態(tài)鎖存器的各位是在輸出刷新階段被統(tǒng)一集中刷新。在這個(gè)階段，CPU把內(nèi)存中輸出映像存儲(chǔ)器，也就是輸出狀態(tài)表的內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)地同時(shí)轉(zhuǎn)存到輸出接口電路的輸出狀態(tài)鎖存器中，再經(jīng)過(guò)光耦驅(qū)動(dòng)，刷新輸出開(kāi)關(guān)，再使PLC輸出口的執(zhí)行器件的工作狀態(tài)被刷新，實(shí)現(xiàn)PLC的控制目的。
（轉(zhuǎn)載）
