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plc的工作过程以循环扫描的方式进行，当plc处于运行状态时，它的运行周期可以划分为3个基本阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

在这个阶段，plc逐个扫描每个输入端口，将所有输入设备的当前状态保存到相应的存储区，我们把专用于存储输入设备状态的存储区称为输入映像寄存器，图1-3中以线圈形式标出的x403、x407，实际上是输入映像寄存器的形象比喻。

输入映像寄存器的状态被刷新后，将一直保存，直至下一个循环才会被重新刷新，所以当输入采样阶段结束后，如果输入设备的状态发生变化，也只能在下一个周期才能被plc接收到。2.程序执行阶段

plc将所有的输入状态采集完毕后，进入用户程序的执行阶段。所谓用户程序的执行，并非是系统将cpu的工作交由用户程序来管理，cpu所执行的指令仍然是系统程序中的指令。在系统程序的指示下，cpu从用户程序存储区逐条读取用户指令，经解释后执行相应动作，产生相应结果，刷新相应的输出映像寄存器，期间需要用到输入映像寄存器、输出映像寄存器的相应状态。

当cpu在系统程序的管理下扫描用户程序时，按照先上后下、先左后右的顺序依次读取梯形图中的指令。以图1-3中的用户程序为例，cpu首先读到的是常开触点x403，然后在输入映像寄存器中找到x403的当前状态，接着从输出映像寄存器中得到y432的当前状态，两者的当前状态进行“或”逻辑运算，结果暂存；cpu读到的下一条梯形图指令是x407的常闭触点，同样从输入映像寄存器中得到x407的状态，将x407常闭触点的当前状态与上一步的暂存结果进行逻辑“与”运算，*后根据运算结果得到输出线圈y432的状态（“on”或者“off”），并将其保存到输出映像寄存器中，也就是对输出映像寄存器进行了刷新。请注意，在程序执行过程中用到了y432的状态，这个状态是上一个周期执行的结果。

接口单元包括扩展接口、通信接口、编程器接口和存储器接口等。

plc的i/o单元也属于接口单元的范畴，它完成plc与工业现场之间电信号的往来联系。除此之外，plc与其他外界设备和信号的联系都需要相应的接口单元。

（1）i/o扩展接口

i/o扩展接口用于扩展输入/输出点数，当主机的i/o通道数量不能满足系统要求时，需要增加扩展单元，这时需要用到i/o扩展接口将扩展单元与主机连接起来。西门子公司s7-300/400中的接口模块（例如im365、im360/361等）就是专用于连接中央机架和扩展机架的扩展接口。

（2）通信接口

plc配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。plc通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他plc、计算机等设备实现通信。plc与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其他plc连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。另外，远程i/o系统也必须配备相应的通信接口模块。

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（3）编程器接口

编程器接口是连接编程器的，plc本体通常是不带编程器的。为了能对plc编程和监控，plc上专门设置有编程器接口。通过这个接口可以连接各种形式的编程装置，还可以利用此接口做通信、监控工作。

（4）存储器接口

存储器接口是为了扩展存储区而设置的。用于扩展用户程序存储区和用户数据参数存储区，可以根据使用的需要扩展存储器，其内部也是接到总线上的。

（5）智能接口模块

智能接口模块是一个独立的计算机系统，它有自己的cpu、系统程序、存储器以及与plc系统总线相连的接口。它作为plc系统的一个模块，通过总线与plc相连，进行数据交换，并在plc的协调管理下独立地进行工作。

plc的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。6.外部设备

plc的外部设备种类很多，总体来说可以概括为四大类：编程设备、监控设备、存储设备、输入/输出设备。

（1）编程设备

编程设备的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控plc内部状态和参数，与plc进行人机对话。它是开发、应用、维护plc不可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由plc厂家生产，**该厂家生产的某些plc产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。

简易编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在plc的编程插座上，或者用专用电缆与plc相连，以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的fx-20p-e简易编程器。

智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的gp-80fx-e智能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。

专用编程器只能对指定厂家的几种plc进行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于plc产品不断更新换代，所以专用编程器的生命周期也十分有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买plc厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的plc程序开发系统。

基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改plc的梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。

（2）监控设备

plc将现场数据实时上传给监控设备，监控设备则将这些数据动态实时显示出来，以便操作人员和技术人员随时掌握系统运行的情况，操作人员能够通过监控设备向plc发送操控指令，也把具有这种功能的设备称为人机界面。plc厂家通常都提供专用的人机界面设备，目前使用较多的有操作屏和触摸屏等。这两种设备均采用液晶显示屏，通过专用的开发软件可设计用户工艺流程图，与plc联机后能够实现现场数据的实时显示。操作屏同时还提供多个可定义功能的按键，而触摸屏则可以将控制键直接定义在流程图的画面中，使得控制操作更加直观。

（3）存储设备

存储设备用于保存用户数据，避免用户程序丢失。有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器等多种形式，配合这些存储载体，有相应的读写设备和接口部件。

（4）输入/输出设备

用于接收信号和输出信号的专用设备。例如条码读入器、打印机等。第三节 plc的工作原理

plc是基于电子计算机的工业控制器，从plc产生的背景来看，plc系统与继电器控制系统有着极深的渊源，因此一个继电器控制系统必然包含：输入部分、逻辑电路部分和输出部分。输入部分的组成元件大体上是各类按钮、转换开关、行程开关、接近开关、光电开关等；输出部分则是各种电磁阀线圈、接触器、信号指示灯等执行元件。将输入与输出联系起来的就是逻辑电路部分，一般由继电器、计数器、定时器等器件的触点、线圈按照要求的逻辑关系连接而成，能够根据一定的输入状态输出所要求的控制动作。

plc系统也同样包含这三部分，唯一的区别是，plc的逻辑电路部分用软件来实现，用户所编制的控制程序体现了特定的输入/输出逻辑关系。举例来说，电路中有两个输入，分别为起动按钮（sb1）、停止按钮（sb2）；1个输出为接触器km。

当用plc来完成这个控制任务时，可将输入条件接入plc，而用plc的输出单元驱动接触器km，它们之间要满足的逻辑关系由程序实现。与图1-2等效的plc等效电路。

两个输入按钮信号经过plc的接线端子进入输入接口电路，plc的输出经过输出接口、输出端子驱动接触器km；用户程序所采用的编程语言为梯形图语言。两个输入分别接入x403和x407端口，输出所用端口为y432，图中只画出8个输入端口和8个输出端口，实际使用时可任意选用。输入映像对应的是plc内部的数据存储器，而非实际的继电器线圈。

图中的x400～x407、y430～y437分别表示输入、输出端口的地址，也对应着存储器空间中特定的存储位，这些位的状态（on或者off）表示相应输入、输出端口的状态。每一个输入、输出端口的地址是唯一固定的，plc的接线端子号与这些地址一一对应。由于所有的输入、输出状态都是由存储器位来表示的，它们并不是物理上实际存在的继电器线圈，所以常称它们为“软元件”，它们的常开、常闭触点可以在程序中无限次使用。