1.2　PLC的工作原理

1.2.1　PLC的電路拓撲結構

可編程控制系統的等效電路可分為輸入部分、內部控制電路和輸出部分。如圖1-2所示。

（1）輸入部分　由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。

外部輸入信號經PLC輸入接線端驅動輸入繼電器。一個輸入端對應一個等效電路中的輸入繼電器，它可提供任意個動合和動斷接點供PLC內部控制電路編程用。

電源可用PLC電源部件提供的直流100V、48V、24V電壓，也可由獨立的交流電源220V和100V供電。

（2）內部控制電路　由用戶程序形成的，即用軟件代替硬件電路。其作用是按程序規定的邏輯關系，對輸入和輸出信號的狀態進行運算、處理和判斷，然后得到相應的輸出。

用戶程序通常根據梯形圖進行編制，梯形圖類似于繼電控制電氣原理圖，只是圖中元件符號與繼電器回路的元件符號不相同。圖1-3給出了幾個元件的對應圖形符號。

繼電器控制線路中，繼電器的接點可以是瞬時或延時動作；而PLC電路中的接點是瞬時動作的，延時由定時器實現。定時器的接點是延時動作，且延時時間遠遠大于繼電器延時的時間范圍，延時時間由編程設定。

（3）輸出部分　由與內部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動合觸點、輸出接線端子和外部電路組成，用來驅動外部負載。

PLC內部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了有為內部控制電路提供編程使用的動合、動斷觸點外，還為輸出電路提供一個動合觸點與輸出接線端相連。

外部電源提供驅動外部負載的電源。PLC輸出端子上有接輸出電源用的公共端（COM）。

1.2.2　PLC的特殊工作方式

微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，若有鍵按下或有I/O變化，則轉入相應的子程序，若無則繼續掃描等待。

PLC則采用循環掃描的工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執行，按指令步序號做周期性的程序循環掃描，如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條執行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此不斷循環，每一循環稱為一個掃描周期。如圖1-4所示。

掃描周期的長短主要取決因素有三個：一是CPU執行指令的速度；二是執行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數的多少。PLC的一個掃描過程包含五個階段。

（1）內部處理　檢查CPU等內部硬件是否正常，對監視定時器復位，其他內部處理。

（2）通信服務　與其他智能裝置（編程器、計算機）通信。如響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。

（3）輸入采樣　以掃描方式按順序采樣輸入端的狀態，并存入輸入映象寄存器中（輸入寄存器被刷新）。

（4）程序執行　PLC梯形圖程序掃描原則：按照“先左后右、先上后下”的順序逐句掃描，并將結果存入相應的寄存器。

（5）輸出刷新　輸出狀態寄存器（Y）中的內容轉存到輸出鎖存器輸出，驅動外部負載。

PLC采用循環掃描的工作方式，是區別于其他設備的最大特點之一，在學習和使用PLC，特別是閱讀和編寫PLC程序時應加強注意。