PLC的工作原理 最初研製生產的 PLC主要用於代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的執行方式是不相同的： (1)繼電器控制裝置採用硬邏輯並行執行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 (2)PLC的CPU則採用順序邏輯掃描使用者程式的執行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 為了消除二者之間由於執行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms以上，而PLC掃描使用者程式的時間一般均小於100ms，因此，PLC採用了一種不同於一般微型計算機的執行方式---掃描技術。這樣在對於I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什麼區別了。 1、掃描技術 當 PLC投入執行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入取樣、使用者程式執行和輸出重新整理三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描週期。在整個執行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重複執行上述三個階段。 (1)輸入取樣階段 在輸入取樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和資料，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入取樣結束後，轉入使用者程式執行和輸出重新整理階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和資料發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和資料也不會改變。因此，如果輸入是脈衝訊號，則該脈衝訊號的寬度必須大於一個掃描週期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (2)使用者程式執行階段 在使用者程式執行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描使用者程式(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，重新整理該邏輯線圈在系統RAM儲存區中對應位的狀態；或者重新整理該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在使用者程式執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和資料不會發生變化，而其他輸出點和軟裝置在I/O映象區或系統RAM儲存區內的狀態和資料都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程式執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被重新整理的邏輯線圈的狀態或資料只能到下一個掃描週期才能對排在其上面的程式起作用。 (1)輸出重新整理階段 當掃描使用者程式結束後， PLC就進入輸出重新整理階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和資料重新整理所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 比較下二個程式的異同： 程式 1： 程式 2： 這兩段程式執行的結果完全一樣，但在 PLC中執行的過程卻不一樣。程式1只用一次掃描週期，就可完成對%M4的重新整理； 程式2要用四次掃描週期，才能完成對%M4的重新整理。 這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，也可以看到：採用掃描使用者程式的執行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯並行執行的結果有所區別。當然，如果掃描週期所佔用的時間對整個執行來說可以忽略，那麼二者之間就沒有什麼區別了。 一般來說， PLC的掃描週期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描週期等於自診斷、通訊、輸入取樣、使用者程式執行、輸出重新整理等所有時間的總和。 2、PLC的I/O響應時間 為了增強 PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都採用光電隔離等技術。 為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯並行控制， PLC採用了不同於一般微型計算機的執行方式（掃描技術）。 以上兩個主要原因，使得 PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多，其響應時間至少等於一個掃描週期，一般均大於一個掃描週期甚至更長。 所謂 I/O響應時間指從PLC的某一輸入訊號變化開始到系統有關輸出端訊號的改變所需的時間。其最短的I/O響應時間與最長的I/O響應時間如圖所示： 最短 I/O響應時間： 最長 I/O響應時間： 以上是一般的 PLC的工作原理，但在現代出現的比較先進的PLC中，輸入映像重新整理迴圈、程式執行迴圈和輸出映像重新整理迴圈已經各自獨立的工作，提高了PLC的執行效率。在實際的工控應用之中，程式設計人員應當知道以上的工作原理，才能編寫出質量好、效率高的工藝程式。
PLC的工作原理 最初研製生產的 PLC主要用於代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的執行方式是不相同的： (1)繼電器控制裝置採用硬邏輯並行執行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 (2)PLC的CPU則採用順序邏輯掃描使用者程式的執行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 為了消除二者之間由於執行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms以上，而PLC掃描使用者程式的時間一般均小於100ms，因此，PLC採用了一種不同於一般微型計算機的執行方式---掃描技術。這樣在對於I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什麼區別了。 1、掃描技術 當 PLC投入執行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入取樣、使用者程式執行和輸出重新整理三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描週期。在整個執行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重複執行上述三個階段。 (1)輸入取樣階段 在輸入取樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和資料，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入取樣結束後，轉入使用者程式執行和輸出重新整理階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和資料發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和資料也不會改變。因此，如果輸入是脈衝訊號，則該脈衝訊號的寬度必須大於一個掃描週期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (2)使用者程式執行階段 在使用者程式執行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描使用者程式(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，重新整理該邏輯線圈在系統RAM儲存區中對應位的狀態；或者重新整理該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在使用者程式執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和資料不會發生變化，而其他輸出點和軟裝置在I/O映象區或系統RAM儲存區內的狀態和資料都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程式執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被重新整理的邏輯線圈的狀態或資料只能到下一個掃描週期才能對排在其上面的程式起作用。 (1)輸出重新整理階段 當掃描使用者程式結束後， PLC就進入輸出重新整理階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和資料重新整理所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 比較下二個程式的異同： 程式 1： 程式 2： 這兩段程式執行的結果完全一樣，但在 PLC中執行的過程卻不一樣。程式1只用一次掃描週期，就可完成對%M4的重新整理； 程式2要用四次掃描週期，才能完成對%M4的重新整理。 這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，也可以看到：採用掃描使用者程式的執行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯並行執行的結果有所區別。當然，如果掃描週期所佔用的時間對整個執行來說可以忽略，那麼二者之間就沒有什麼區別了。 一般來說， PLC的掃描週期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描週期等於自診斷、通訊、輸入取樣、使用者程式執行、輸出重新整理等所有時間的總和。 2、PLC的I/O響應時間 為了增強 PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都採用光電隔離等技術。 為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯並行控制， PLC採用了不同於一般微型計算機的執行方式（掃描技術）。 以上兩個主要原因，使得 PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多，其響應時間至少等於一個掃描週期，一般均大於一個掃描週期甚至更長。 所謂 I/O響應時間指從PLC的某一輸入訊號變化開始到系統有關輸出端訊號的改變所需的時間。其最短的I/O響應時間與最長的I/O響應時間如圖所示： 最短 I/O響應時間： 最長 I/O響應時間： 以上是一般的 PLC的工作原理，但在現代出現的比較先進的PLC中，輸入映像重新整理迴圈、程式執行迴圈和輸出映像重新整理迴圈已經各自獨立的工作，提高了PLC的執行效率。在實際的工控應用之中，程式設計人員應當知道以上的工作原理，才能編寫出質量好、效率高的工藝程式。