1、名師精編 優(yōu)秀教案電子教案備課紙科目（工種） PLC 授課人日第一單元第 3 課時教案年月課題第三節(jié) PLC 的工作原理課型教學(xué)明白 PLC的工作過程及原理任務(wù) 目的重點PLC的工作過程及原理難點講解教法 設(shè)計學(xué)法課下練習(xí)指導(dǎo)教具 無名師精編 優(yōu)秀教案第三節(jié) PLC 的工作原理 一、掃描工作原理 當(dāng) PLC運行時,是通過執(zhí)行反映掌握要求的用戶程序來完成掌握任務(wù)的,需要執(zhí) 行眾多的操作,但 CPU不行能同時去執(zhí)行多個操作,它只能按分時操作（串行工作）方式,每一次執(zhí)行一個操作,按次序逐個執(zhí)行；由于CPU的運算處理速度很快,所以從宏觀上來看,PLC 外部顯現(xiàn)的結(jié)果好像是同時（并行）完成的；這種串行工

2、作過程稱為 PLC的掃描工作方式；用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時,掃描是從第一條程序開頭,在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情形下,按程序儲備次序的先后,逐條執(zhí)行用戶程序,直到程序終止；然后再從頭開頭掃描執(zhí)行,周而復(fù)始重復(fù)運行；PLC 的掃描工作方式與電器掌握的工作原理明顯不同；電器掌握裝置采納硬規(guī)律的并行工作方式,假如某個繼電器的線圈通電或斷電,那么該繼電器的全部常開和常閉觸點不論處在掌握線路的哪個位置上,都會立刻同時動作；而 PLC采納掃描工作方式（串行工作方式） ,假如某個軟繼電器的線圈被接通或斷開,其全部的觸點不會立即動作,必需等掃描到該時才會動作；但由于PLC的掃描速度快,通常PLC與電器控制裝置在

3、 I/O 的處理結(jié)果上并沒有什么差別；二、 PLC掃描工作過程教 PLC 的掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外,在每次掃描工作過程中仍要完成內(nèi)部學(xué) 處理、通信服務(wù)工作；如圖 1-11 所示,整個掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、過 輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個階段；整個過程掃描執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃程 描周期； 掃描周期與 CPU運行速度、 PLC硬件配置及用戶程序長短有關(guān),典型值為 1100ms；圖 1-11 掃描過程示意圖在內(nèi)部處理階段,進行PLC自檢,檢查內(nèi)部硬件是否正常,對監(jiān)視定時器（WDT）復(fù)位以及完成其它一些內(nèi)部處理工作；在通信服務(wù)階段,編程器的顯示內(nèi)容等；PLC 與其它智能裝

4、置實現(xiàn)通信,響應(yīng)編程器鍵入的命令,更新當(dāng) PLC處于停止（ STOP）狀態(tài)時,只完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作；當(dāng) PLC處于名師精編 優(yōu)秀教案運行（ RUN）狀態(tài)時,除完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作外,仍要完成輸入采樣、程序 執(zhí)行、輸出刷新工作；PLC 的掃描工作方式簡潔直觀,便于程序的設(shè)計,并為牢靠運行供應(yīng)了保證；當(dāng) PLC 掃描到的指令被執(zhí)行后,其結(jié)果立刻就被后面將要掃描到的指令所利用,而且 仍可通過 CPU內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定時間,防止由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進入死循環(huán)；三 、PLC執(zhí)行程序的過程及特點 PLC 執(zhí)行程序的過程分為三個階段,即輸入采樣階段、程序

5、執(zhí)行階段、輸出刷新 階段,如圖 1-12 所示；教 學(xué) 過 程圖 1-12 PLC 執(zhí)行程序過程示意圖 1輸入采樣階段 在輸入采樣階段, PLC以掃描工作方式按次序?qū)θ枯斎攵说妮斎霠顟B(tài)進行采樣,并存入輸入映象寄存器中,此時輸入映象寄存器被刷新；接著進入程序處理階段,在 程序執(zhí)行階段或其它階段,即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化,輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變,輸入狀態(tài)的變化只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到；2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段,PLC 對程序按次序進行掃描執(zhí)行；如程序用梯形圖來表示,就總是按先上后下,先左后右的次序進行；當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時,就依據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是 否滿意來打算程序是否跳轉(zhuǎn)

6、；當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時,PLC 從輸入映像寄 存器和元件映象寄存器中讀出,依據(jù)用戶程序進行運算,運算的結(jié)果再存入元件映象 寄存器中；對于元件映象寄存器來說,其內(nèi)容會隨程序執(zhí)行的過程而變化；3輸出刷新階段 當(dāng)全部程序執(zhí)行完畢后,進入輸出處理階段；在這一階段里,PLC 將輸出映象寄 存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中,并通過肯定方式 輸出,驅(qū)動外部負載；因此, PLC在一個掃描周期內(nèi),對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進行；當(dāng) PLC進入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖,直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入 狀態(tài)進行重新采樣；這方式稱為集中采樣,即在一個掃描周期內(nèi),

7、集中一段時間對輸 入狀態(tài)進行采樣；在用戶程序中假如對輸出結(jié)果多次賦值,就最終一次有效；在一個掃描周期內(nèi),只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出,對輸出接口進行刷新；在 其它階段里輸出狀態(tài)始終儲存在輸出映象寄存器中；這種方式稱為集中輸出；名師精編 優(yōu)秀教案對于小型 PLC,其 I/O 點數(shù)較少,用戶程序較短,一般采納集中采樣、集中輸出的工作方式,雖然在肯定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但使 PLC工作時大多數(shù)時間與外部輸入 / 輸出設(shè)備隔離,從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾才能,增強了系統(tǒng)的牢靠性；而對于大中型 PLC,其 I/O 點數(shù)較多,掌握功能強,用戶程序較長,為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度,可以

8、采納定期采樣、定期輸出方式,或中斷輸入、輸出方式以及采納智能I/O 接口等多種方式；從上述分析可知,當(dāng)PLC的輸入端輸入信號發(fā)生變化到PLC輸出端對該輸入變化作出反應(yīng),需要一段時間,這種現(xiàn)象稱為PLC輸入輸出響應(yīng)滯后；對一般的工業(yè)控制,這種滯后是完全答應(yīng)的；應(yīng)當(dāng)留意的是,這種響應(yīng)滯后不僅是由于 PLC掃描工作方式造成,更主要是 PLC輸入接口的濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入推遲,以及輸出接口中驅(qū)動器件的動作時間帶來輸出推遲,同時仍與程序設(shè)計有關(guān)；滯后時間是設(shè)計 PLC應(yīng)用系統(tǒng)時應(yīng)留意把握的一個參數(shù)；名師精編 優(yōu)秀教案名師精編 優(yōu)秀教案名師精編 優(yōu)秀教案名師精編 優(yōu)秀教案一、掃描工作原理 二、 PLC掃描工作過程 三 、 PLC執(zhí)行程序的過程及特點 1輸入采樣階段 2程序執(zhí)行階段板書3輸出刷新階段設(shè)計1-8 什么是 PLC 的掃描周期？其掃描過程分為哪幾個階段,各階段完成 什么任務(wù)？教學(xué) 反思1-9 PLC掃描過程中輸入映象寄存器和元件映象寄存器各起什么作用？1-10 什么是PLC 的輸入 / 輸出滯后現(xiàn)象？造成這種現(xiàn)象的主要緣由是什么？可實行哪些措施削