CPU读写存放在I/O映像寄存器的PLC程序

在分析PLC工作方式之前，首先分析一下继电器控制系统的工作方式。一种继电器控制系统如图2-7所示，它有三条支路。当按下按钮SB1，中间继电器K得电，中间继电器K的常开触点闭合，接触器KM1、KM2同时得电动作，所以，继电器控制系统采用的是并行工作方式。

  1.PLC工作原理

  与继电器控制系统相比，PLC的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以，程序的执行是按程序顺序依次完成相应各电器的动作，在时间上形成串行工作方式。PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。用PLC实现图2-7继电器控制系统的功能，如图2-8所示。CPU 从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。由于CPU运算速度极高，各电器的动作似乎是同时完成的，但实际I/O的响应是有滞后的。图2-8中，左边是PLC的输入端，PLC采集现场的各种控制信息。右边是PLC的输出端，将程序执行的结果按照顺序完成相应的电器动作。在PLC的存储器中，

  图2-8用PLC实现功能控制系统简图

  设置了一片区域来存放输入信号和输出信号，分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。CPU以字节(8位)为单位来读写I/O映像寄存器。PLC采集输入信号有两种方式:

  (1)集中采样输入方式一般在扫描周期的开始或结束将所有输入信号(输入元件的通/断状态)采集并存放到输入映像寄存器(PII)中。当外接的输入电路闭合时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的常开触点闭合。反之，外接电路断开时，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的常开触点断开，常闭触点接通。执行用户程序所需输入状态均在输入映像寄存器中取用，而不是实际的I/O点。

  (2)立即输入方式随程序的执行需要哪一个输入信号就直接从输入端或输入模块取用这个输入状态，如“立即输入指令”就是这样。此时，输入映像寄存器的值未被更新，到下一次集中采样输入时才变化。

  同样，PLC对外部的输出控制也有集中输出和立即输出两种方式。集中输出方式在执行用户程序时不是得到一个输出结果就向外输出一个，而是把执行用户程序所得的所有输出结果，先后全部存放在输出映像寄存器(PIQ)中，执行完用户程序后所有输出结果一次性向输出端或输出模块输出，使输出部件动作。这样做的好处在于:程序执行阶段的输入值是固定的，程序执行完后再用输出映像寄存器的值更新输出点，使系统的运行更加稳定，同时，用户程序读写I/O映像寄存器比读写I/O点快得多，提高了程序执行速度。立即输出方式是在执行用户程序时将该输出结果立即向输出端或输出模块输出，如“立即输出指令”就是这样，此时输出映像寄存器的内容也更新。

  PLC对I/O信号的传送还有其他方式。例如，有的 PLC采用I/O刷新指令，在需要的地方设置这类指令，可对此时的全部或部分输入点信号读入一次，以刷新输入映像寄存器内容；或将此时的输出结果立即向输出端或输出模块输出。又如，有的 PLC上有I/O的禁止功能，实际上是关闭了I/O传送服务，这意味着此时的I/O信号不读入、也不输出、

  PLC有RUN 和STOP两种工作模式:在RUN 模式下，通过执行用户程序来实现控制功能；在STOP模式，CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。如果有致命错误，在消除它之前不允许从STOP模式进入RUN 模式。PLC操作系统存储非致命错误，供用户检查，但不会从RUN 模式自动进入STOP模式。

  可以用模式开关来改变工作模式。CPU 模块上的模式开关在STOP位置时，将停止用户程序的运行:在RUN位置时，将启动用户程序的运行。模式开关在STOP或TERM(Terminal，终端)位置时，电源通电后CPU自动进入STOP模式:在 RUN 位置时，电源通电后自动进入RUN 模式。