1.1 PLC實現控制要點

輸入輸出資訊變換、可靠物理實現，可以說是PLC實現控制的兩個基本要點。

輸入輸出資訊變換靠執行儲存於PLC記憶體中的程式實現。PLC程式既有生產廠家的系統程式(不可更改)，又有使用者自行開發的應用（使用者）程式。系統程式提供執行平臺，同時，還為PLC程式可靠執行及訊號與資訊轉換進行必要的公共處理。使用者程式由使用者按控制要求設計。什麼樣的控制要求，就應有什麼樣的使用者程式。

可靠物理實現主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設計的。輸入電路要對輸入訊號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯絡。輸出電路內外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯絡。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動一般的工業控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。

I/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。但由於它們都是由高度整合化的電路組成的，所以，所佔體積並不大。

輸入電路時刻監視著輸入狀況，並將其暫存於輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應的儲存其資訊的暫存器。

輸出電路要把輸出鎖存器的資訊傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的

這裡的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的暫存器。它們與計算機記憶體交換資訊透過計算機匯流排，並主要由執行系統程式實現。把輸人暫存器的資訊讀到PLC的記憶體中，稱輸入重新整理。PLC記憶體有專門開闢的存放輸入資訊的對映區。這個區的每一對應位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成1，表示接點通，置成0為接點斷。由於它的狀態是由輸入重新整理得到的，所以，它反映的就是輸入狀態。

輸出鎖存器與PLC記憶體中的輸出對映區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個記憶體位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈。靠執行系統程式，輸出繼電器的狀態對映到輸出鎖存器。這個對映也稱輸出重新整理。輸出重新整理主要也是靠執行系統程式實現的。這樣，使用者所要編的程式只是，記憶體中輸入對映區到輸出對映區的變換，特別是怎麼按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程式是完全可能的，而且也是較為容易的。

1.2 PLC實現控制過程

簡單地說，PLC實現控制的過程一般是：

圖1.1 PLC典型開機流程

輸入重新整理--再執行使用者程式--再輸出重新整理--再輸入重新整理--再執行使用者程式--再輸出重新整理……永不停止地迴圈反覆地進行著。

圖1.1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了資訊的時間關係。

有了上述過程，用PLC實現控制顯然是可能的。因為：有了輸入重新整理，可把輸入電路監控得到的輸入資訊存入PLC的輸入對映區；經執行使用者程式，輸出對映區將得到變換後的資訊；再經輸出重新整理，輸出鎖存器將反映輸出對映區的狀態，並透過輸出電路產生相應的輸出。又由於這個過程是永不停止地迴圈反覆地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應的時間上，略有滯後。當然，這個滯後不宜太大，否則，所實現的控制不那麼及時，也就失去控制的意義。

為此，PLC的工作速度要快。速度快、執行指令時間短，是PLC實現控制的基礎。事實上，它的速度是很快的，執行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點幾，或零點零幾微秒。而且這個速度還在不斷提高中。

圖1.1所示的過程是簡化的過程，實際的PLC工作過程還要複雜些。除了I/O重新整理及執行使用者程式，還要做些公共處理工作。

公共處理工作有：迴圈時間監控、外設服務及通訊處理等。

監控迴圈時間的目的是避免"死迴圈"，避免程式不能反覆不斷地重複執行。辦法是用"看門狗"（Watchingdog）。只要迴圈超時，它可報警，或作相應處理.

外設服務是讓PLC可接受程式設計器對它的操作，或透過介面向輸出裝置如印表機輸出資料.

通訊處理是實現PLC與PLC，或PLC與計算機，或PLC與其它工業控制裝置或智慧部件間資訊交換的。這也是增強PLC控制能力的需要。

也就是說，實際的PLC工作過程總是：公共處理--I/O重新整理--執行使用者程式--再公共處理--……反覆不停地重複著。

1.3 PLC可程式設計控制器實現控制的方式

用這種不斷地重複執行程式實現控制稱掃描方式。是用計算機進行實時控制的一種方式。此外，計算機用於控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應後正執行的程式停止執行，轉而去處理中斷工作（執行有關中斷服務程式）。待處理完中斷，又返回執行原來程式。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。哪個不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。

在中斷方式下，計算機能得到充分利用，緊急的任務也能得到及時處理。但是，如果同時來了幾個都要處理的任務該怎麼辦呢？優先順序高的還好辦，低的呢？可能會出現照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合於工作現場的日常使用。

但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描執行的程式，轉而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個別應急的也能進行處理。

PLC的實際工作過程比這裡講的還要複雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現--資訊處理、I/O電路--空間、時間關係--掃描方式並輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實現控制的，也就好把握住PLC的基本原理了。

將PLC的輸出點連線外部接觸器、電磁閥、指示燈、報警裝置等輸出裝置傳送訊號、中間有CPU和儲存器、主要是控制整個系統、協調系統內部各部分的工作，以及儲存程式和資料的功能。

如果改變控制功能,只需要修改內部程式，外部電路不需要我們去重新調整，以便於我們除錯，硬體又錯誤少，PLC內部程式中內部繼電器的使用也不受限制。