PLC程序循環(huán)掃描的5個工作過程詳解

1 CPU自檢階段

CPU自檢階段包括CPU自診斷測試和復(fù)位監(jiān)視定時器。

在自診斷測試階段，CPU檢測PLC各模塊的狀態(tài)，若出現(xiàn)異常立即進(jìn)行診斷和處理，同時給出故障信號，點亮CPU面板上的LED指示燈。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，停止執(zhí)行程序。CPU的自診斷測試將有助于及時發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。

監(jiān)視定時器又稱看門狗定時器WDT，它是CPU內(nèi)部的一個硬件時鐘，是為了監(jiān)視PLC的每次掃描時間而設(shè)置的。CPU運行前設(shè)定好規(guī)定的掃描時間，每個掃描周期都要監(jiān)視掃描時間是否超過規(guī)定值。這樣可以避免由于PLC在執(zhí)行程序的過程中進(jìn)入死循環(huán)，或者由于PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序造成系統(tǒng)故障，從而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。如果程序運行正常，則在每次掃描周期的內(nèi)部處理階段對WDT進(jìn)行復(fù)位（清零）。如果程序運行失常進(jìn)入死循環(huán)，則WDT得不到按時清零而觸發(fā)超時溢出，CPU將給出報警信號或停止工作。采用WDT技術(shù)也是提高系統(tǒng)可靠性的一個有效措施。

2 通信處理階段

在通信處理階段，CPU檢查有無通信任務(wù)，如果有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備（例如，帶微處理器的智能模塊、遠(yuǎn)程I/O接口、編程器、HMI裝置等）的通信處理，并對通信數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理。

3 讀取輸入

在讀取輸入階段，PLC掃描所有輸入端子，并將各輸入端的通/斷狀態(tài)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中，刷新輸入映像寄存器的值。此后，輸入映像寄存器與外界隔離，無論外設(shè)輸入情況如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入端狀態(tài)的變化只能在下一個循環(huán)掃描周期的讀取輸入階段才被拾取。這樣可以保證在一個循環(huán)掃描周期內(nèi)使用相同的輸入信號狀態(tài)。因此，要注意輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，否則很可能造成信號的丟失。

4執(zhí)行程序階段

可編程控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。當(dāng)PLC處于運行模式執(zhí)行程序時，CPU對用戶程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則按先上后下、從左至右的順序逐條執(zhí)行程序指令。每掃描到一條指令，所需要的輸入信號的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中讀取，而不是直接使用現(xiàn)場輸入端子的通/斷狀態(tài)。在執(zhí)行用戶程序過程中，根據(jù)指令做相應(yīng)的運算或處理，每一次運算的結(jié)果不是直接送到輸出端子立即驅(qū)動外部負(fù)載，而是將結(jié)果先寫入輸出映像寄存器中。輸出映像寄存器中的值可以被后面的讀指令所使用。

5 刷新輸出階段

執(zhí)行完用戶程序后，進(jìn)入刷新輸出階段。可編程控制器將輸出映像寄存器中的通/斷狀態(tài)送到輸出鎖存器中，通過輸出端子驅(qū)動用戶輸出設(shè)備或負(fù)載，實現(xiàn)控制功能。輸出鎖存器的值一直保持到下次刷新輸出。

在刷新輸出階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入下一個循環(huán)掃描周期。