1.3.4 PLC执行程序的过程及特点

PLC执行程序的过程包括输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段，如图1-15所示。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

图1-15 PLC执行程序的过程

1.输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入信息，并将它们存入并刷新I/O映像存储区内对应的输入映像寄存器（也称输入继电器）。PLC中的编程元件都有对应的映像存储区。

在输入处理阶段，PLC把所有外部输入电路的状态读入输入映像寄存器。当外部的输入端子接通时，对应的输入映像寄存器就为1，梯形图中对应的输入继电器的输入触点就产生动作，即动合触点闭合、动断触点断开。当外部的输入端子断开时，对应的输入映像寄存器就为0，梯形图中对应的输入继电器的触点就复位，即动合触点断开、动断触点闭合。

必须指出，只有在输入采样阶段，输入映像寄存器的内容才与输入信号一致，而在输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映像区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入信号均能被读入。

2.用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一行程序时，按先左后右、先上后下的顺序进行扫描，并对由触点构成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该行逻辑线圈、输出线圈及系统相应存储区中对应位的状态，或者确定是否要执行该行所控制的应用指令及特殊功能指令。

在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映像区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软元件在I/O映像区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化。

根据扫描工作方式的特点，排在上面的梯形图程序的执行结果（逻辑线圈的状态或数据），在需要时会对其后面的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图程序的执行结果，只能在下一个扫描周期才能对其上面的程序起作用。

3.输出刷新阶段

每一次扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照程序执行后的数据刷新I/O映像存储区内对应的输出映像寄存器（也称输出继电器），并转存锁存电路，再经输出电路端口驱动相应的外设。

在输出刷新阶段，CPU将输出映像寄存器的状态传送到输出锁存器。在PLC为继电器输出时，梯形图中的输出线圈通电，对应的输出映像寄存器状态就为1（ON），其信号经过相关处理（隔离、放大等）后，继电器输出模块中对应的硬件继电器线圈通电，其动合触点闭合，外部负载通电工作。当梯形图中的输出线圈断电时，对应的输出映像寄存器状态变为0（OFF），继电器输出模块中对应的硬件继电器线圈断电，其动合触点复位，外部负载断电，停止工作。

综上所述，PLC采用了周期循环扫描、集中输入、集中输出的工作方式，具有可靠性高、抗干扰能力强等优点，但PLC的串行扫描方式、输入接口的信号传递延迟、输出接口中驱动器件的延迟等原因也造成了PLC的响应滞后，不过对于一般的工业控制，这种滞后可以忽略。