大中型PLC的工作过程

大中型PLC的工作过程

随着PLC技术的发展，PLC的表现形式和功能都已经有很大的发展，从过的那种比较单一独立单元时结构发展到了现在的模块化、网络化、分布式控制的PLC，比如象比较有代表性的AB的Controllogix，MODICON的Quantum，都是大型PLC的典型形式。这些大型PLC可以应用到比较重要、控制规模比较大的工业现场，控制的点数可以有几千点，自然，这种情况下，如果仍然沿用过去PLC的工作方式的话就不能很好完成这种情况下的控制任务，事实也确实如此，大中型PLC的工作方式和小型PLC的已经有了很大的不同。

大中型PLC的一个扫描周期分为六个阶段：

1、 自监视扫描阶段

为了保证工作的可靠性，PLC内部具有自监视或自诊断功能，自监视功能是由监视定时器（WDT，watchdog timer）完成的，WDT是一个硬件时钟，自监视过程主要是检查及复位WDT，如果在复位前扫描时间已经超过WDT的设定值，CPU将停止运行，IO复位，给出报警信号，这种故障称为WDT故障。WDT故障可能由CPU硬件引起，也可能用户程序执行时间太长，使扫描时间超过WDT时间而引起的，用编程器可以消除故障。WDT的设定一般是150-200ms，一般系统的时间都小于50-60ms。在大中型PLC中一般可以对WDT进行修改。

2、 与编程器交换信息阶段

用户使用编程器（计算集中的编程软件）对PLC进行用户程序的上传、下载或者使用上位机中的SCADA系统对PLC进行监视控制时，PLC的CPU交出控制权，处于被动状态，上述工作完成或达到信心交换的规定时间后，CPU重新得到总线权，恢复主动状态。

在这一阶段中，用户可以通过编程器修改内存的程序，启停CPU，控制IO。

3、 与数字处理器DPU交换信息的阶段

当配有DPU时，才会有这一阶段。

4、 与网络进行通讯的阶段

目前的大中型PLC都是用现场总线协议进行大量数据的交换，比如，controllogix使用controlnet，quantum使用MODBUS PLUS，在这一段十进之中，PLC和网络进行数据的交换。

5、 用户程序扫描阶段

PLC处于运行状态时，一个扫描周期中就包含了用户程序的扫描阶段。该阶段中，根据用户程序中的指令，PLC从输入状态暂存区和其他软元件的暂存区中将有关状态读出，从第一条指令开始顺序执行，每一步的执行结果存入输出状态暂存区。

6、 IO服务扫描阶段

CPU在内存中设置两个暂存区，一个是输入暂存区（输入映象寄存器），一个是输出暂存区（输出映象寄存器），执行用户程序时，用到的输入值从输入暂存区中取得，结果放在输出暂存区。在输入服务（输入采阳及刷新）中，CPU将实际的输入端的状态读入到输入暂存区；在输出服务（输出刷新与锁存）中，CPU将输出暂存区的值同时传送到输出状态锁存器。

输入暂存区的数据取决于输入服务阶段各实际输入点的状态，在用户程序执行阶段，输入暂存区的数据不在随输入端的变化而变化，该阶段中，输出暂存区根据执行结果的不同而变化，但输出锁存器内容不变。