可编程序控制器的组成与工作原理

第 2 章 可编程控制器的 教学提示：要正确地应用 PLC 去完成各种不同的控制任务，必须了解 PLC 的工作原 理和技术构成。PLC产品种类较多，不同型号的 PLC在结构上有一定的区别，但基本组成 和工作原理是基本相同的。了解 PLC的基本组成和工作原理对后续课程的学习和系统设计 很有必要。 教学要求：本章让学生了解 PLC的基本结构、各部分的作用和 I/O接口电路，熟悉 PLC 的基本工作原理，了解 PLC 在程序编制过程中所使用的几种编程语言，从而对 PLC 系统 有一个基本和全面的认识。 2.1 PLC的组成及各部分的作用 可编程控制器是微型计算机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以微处 理器为核心的用于控制的特殊计算机。从广义上讲，可编程控制器是一种计算机系统，只 不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的 I/O 接口，具有更适用于控制要求的 编程语言和更适应于工业环境的抗干扰性能。因此，可编程控制器是一种用于工业控制的 专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统类似，也是由硬件系统和软件系统两大 部分组成。 2.1.1 PLC的硬件组成 PLC的硬件系统由主机、I/O扩展单元及外部设备组成，如图 2.1所示。PLC主机由中 央处理器(CPU)、存储器(memory)、输入/输出单元(Input/Output Unit)、通信接口、扩展接 口、外围设备接口和电源等部分组成。 PLC主要组成部件及其主要作用如下。 1. 中央处理器 CPU 是 PLC 的核心部件，是 PLC 的运算和控制中心， PLC 的工作过程都是在 CPU 的统一指挥和协调下进行的。CPU由微处理器和控制器组成，可以实现逻辑运算和运 算，协调控制系统内部各部分的工作。它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。 PLC常用的 CPU有通用微处理器、单片机和位片式微处理器。通用微处理器按其处理 数据的位数可分为 4位、8位、16位和 32位等。PLC大多用 8位和 16位微处理器。 控制器的作用是控制整个微处理器的各个部件有条不紊地进行工作，其基本功能就是 从内存中读取指令和执行指令。控制器接口电路是微处理器与主机内部其他单元进行联系 的部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。微处理器通过它来实 可编程控制器的组成和工作原理 可编程控制器原理与应用 ·10· ·10· 现与各个单元之间的可靠的信息交换和最佳的时序配合。控制器的主要功能有以下几点： (1) 采集由现场输入装置送来的状态或数据，通过输入接口存入输入映像寄存器或数 据寄存器中，用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区(输入映像寄 存器)。 (2) 按用户程序存储器中存放的先后次序逐条读取指令，完成各种数据的运算、传递 和存储等功能，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作。 (3) 将各种运算结果向外界输出。 (4) 监测和诊断电源 PLC 内部电路工作状态以及用户程序编程过程中出现的语法 错误。 (5) 根据数据处理的结果，刷新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，响应各 种外围设备(如编程器、打印机、上位计算机、图形监控系统、条码判读器等)的工作请求， 以实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。 图 2.1 PLC的硬件系统构成 2. 存储器 存储器是 PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。PLC的存储器由系统程序 存储器和用户程序存储器两部分组成。系统存储器是 PLC 用于存放系统程序如指令(软件) 等内容的部件，这部分存储器用户不能访问。 用户存储器是为用户程序提供存储的区域，用户程序存储器容量的大小，决定了用户 程序的大小和复杂程度，从而决定了用户程序所能完成的功能和任务的大小。用户程序存 储器的容量一般以字节为单位。小型 PLC 的用户程序存储器容量在 1KB 左右，典型 PLC 的用户程序存储器容量可达数兆字节(MB)。PLC的用户存储区一般包括几个部分，每一部 分都有特定的功能和用途。 PLC的存储器主要包括以下几点。 1) 只读存储器(Read Only Memory，ROM) ROM 一般用来存放 PLC 的系统程序，其内容可读，但数据存储后不可再写或修改。 大多数 PLC采用了程序固化的运行，不仅将系统启动、自检及基本的 I/O驱动程序写 第 2章 可编程控制器的组成和工作原理 ·11· ·11· 入 ROM 中，而且将各种控制、检测功能模块、用户组态的应用程序及所有固定参数也全 部固化在 ROM 中，即所有的系统程序和绝大部分的用户程序都存储在 ROM 中。因此在 PLC 的存储器中，ROM 占有较大的比例。只要一接通电源，PLC 就可正常运行，由于这 一特点，ROM基本不受掉电、电噪声等的影响。ROM的内容只能读出，不能写入，是非 易失的内容。 2) 可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM) 存入 PROM的程序是用户用编程器一次性写入的，不能再改变。PLC很少使用 PROM 作为应用存储器。一般在使用这类存储器时需用 RAM作永久备份。虽然 PROM可编程， 像 ROM 有非易失性，但它需要专门的编程设备，一旦编程便不易修改或擦除，对程序的 任一修改则要求一组新的 PROM芯片。 3) 可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM) EPROM是特制的 PROM，也是非易失性的，兼有 ROM的非易失性和 RAM的随机存 取的优点。EPROM 可视为半永久性存储器，可永久地存储某一程序直至需要修改。如果 需要对芯片内容进行彻底清除，只须将芯片窗口暴露在紫外线下约 20min即可，在彻底清 除 EPROM原内容后可对程序进行重新编制。EPROM的永久存储能力及易修改的 RAM特 性使其构成一个适宜的存储系统。 4) 电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory， EEPROM) EEPROM是非易失性存储器，然而也具有与 RAM同样的编程灵活性。EEPROM的存 储内容由用户写入，并可反复写入。在写入新的内容时，原来存储的内容会自动清除。 5) 随机存取存储器(Random Access Memory，RAM) RAM 又称读/写(R/W)存储器，信息可读，可写。在 PLC 中作为用户程序和数据的存 储器。用户可以通过编程器读出 RAM 中的内容，也可以将用户程序写入 RAM。RAM 为 程序运行提供了存储实时数据与计算中间变量的空间，用户在线操作时需修改的参数(如设 定值、手动操作值、PID参数等)也须存入 RAM中。另外，一些较先进的 PLC还提供了在 线修改用户程序的功能。 由于 RAM 是一种挥发性的器件，即当供电电源关掉后，其存储的内容会丢失，因此 在实际使用中通常为其配备掉电保护电路，当正常电源关断后，由备用电池供电，保护其 存储的内容不丢失。为了在关断 PLC外部电源后，保存 RAM中的用户程序和某些数据(如 计数器的计数值)不会丢失，一般为 RAM配备一个锂电池。当电源发生间隙供电时保持其 内容。通常锂电池可用 2～5年，需要更换锂电池时，PLC面板上的“电池电压过低”发光 二极管亮，同时有一个内部标志位变为“1”状态，可以用它的常开触点来接通控制屏面板 上的指示灯或声光报警器，通知用户及时更换锂电池。现在大多数 PLC都使用带后备电池 的 RAM作为应用存储器。 3. I/O接口单元 I/O接口单元通常也称 I/O单元或 I/O模块，是 PLC与工业过程控制现场之间的连接部 件。PLC通过输入接口能够得到生产过程的各种参数，并向 PLC提供开关信号量，经过处 理后，变成 CPU能够识别的信号。PLC通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实 可编程控制器原理与应用 ·12· ·12· 现对工业现场执行机构的控制目的。由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种 多样的，而 PLC内部 CPU处理的信息只能是标准电平，所以 I/O接口必须能实现这种转换。 在 I/O接口电路中一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高 PLC的抗于扰能力，实现外部 现场的各种信号与系统内部统一信号的匹配和信号的正确传递。另外，I/O接口上通常还有 状态指示，工作状况直观，便于维护。 4. I/O扩展单元 I/O扩展单元用来扩展 PLC的 I/O点数。当用户所需要的 I/O点数超过 PLC基本单元 的 I/O点数时，即主机单元(带 CPU)的 I/O点数不能满足 I/O设备点数需要时，可通过此接 口用扁平电缆线将 I/O扩展单元(不带有 CPU)与主机单元相连接，以增加 PLC的 I/O点数， 适应控制系统的要求。其他很多的智能单元也通过该接口与主机相连，PLC 的扩展能力主 要受 CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。 5. 编程装置 编程装置是人与 PLC 联系和对话的工具，是 PLC 重要的组成设备之一。用户可以利 用相关的编程装置来编辑、输入、修改、调试、读出用户程序，也可在线监控 PLC内部状 态、显示错误代码和参数。它是开发、应用、维护 PLC不可缺少的工具。编程装置主要有 专用编程器和配有专用编程软件包的通用计算机系统。 1) 专用编程器 由 PLC 厂家生产，专供该厂家生产的某些 PLC 产品使用。专用编程器有简易编程器 和智能编程器两类。 简易型编程器一般由简易键盘和发光二极管矩阵或液晶显示器组成。简易型编程器在 编制程序的过程中只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序 转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小，价格便宜，如三菱公司的 FX-20P-E。 智能编程器又称图形编程器，本质上是一台专用便携式计算机，可以联机编程，也可 以脱机编程。近年来，智能型的编程器一般采用微型计算机加上相应的应用软件构成，既 可用于编制调试用户程序，又能够完成彩色图形显示、通信联网、打印输出和事务管理等 多项功能。对于梯形图程序的输入和编辑可直接完成，使用直观、方便，但价格较高，操 作也比较复杂，如三菱公司的 GP-80FX-E-KIT智能型编程器。 2) 配有专用编程软件包的通用计算机系统 PLC 在程序编制的过程中也可使用以个人计算机为基础的编程装置。用户只要购买 PLC 厂家提供的专用编程软件和相应的硬件接口装置就可以进行相关应用程序的修改和编 制。这类编程装置既可以编制、修改 PLC的梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、 系统仿真等。配上相应的软件还可实现数据采集和分析等多种功能。这样，用户只用较少 的投资即可得到性能很高的 PLC程序开发系统。 6. 电源 PLC的电源是指把外部供应的交流电源经过整流、滤波、稳压处理后转换成满足 PLC 内部的 CPU、存储器和 I/O接口等电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。不同型号 的 PLC 有不同的供电方式，所以 PLC 的电源输入电压既有 12V 和 24V 直流，又有 110V 第 2章 可编程控制器的组成和工作原理 ·13· ·13· 和 220V 交流。 7. 通信接口 PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接 口可与监视器、打印机、其他 PLC、计算机等设备实现通信。 8. 外围设备接口及特殊模块 外围设备接口是可编程控制器主机实现人-机对话、机-机对话的通道。通过它，可编 程控制器可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外围设备相连，也可以与其他可编程 控制器或上位计算机连接。 PLC 还具有许多特殊功能模块。主要包括模拟量 I/O 单元、远程 I/O 单元、高速计数 模块、中断输入模块和 PID调节模块等。随着 PLC的进一步发展，特殊功能单元的种类也 越来越多。 2.1.2 PLC的软件组成 PLC除了硬件系统外，还需要有软件系统的支撑，两者缺一不可。PLC的软件系统由 系统程序(又称系统软件)和用户程序(又称应用软件)两大部分组成。 1. 系统程序 系统程序由生产厂家设计，由管理程序(运行管理、生成用户元件、内部自检)、用户 指令解释程序、编辑程序、功能子程序以及调用管理程序组成。它和 PLC的硬件系统相结 合，完成系统诊断、命令解释、功能子程序的调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定 等功能，提供了 PLC运行的平台。 1) 系统管理程序 系统管理程序主管整个 PLC的运行，因此是管理程序中最重要最核心的部分，管理程 序由以下 3部分组成。 (1) 运行管理：时间分配的运行管理，即控制可编程控制器输入、输出、运算、自检 及通信的时序。 (2) 存储空间的分配管理：主要是进行存储空间的管理，即生成用户环境，由它规定 各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物 理存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的很方便的元件。 (3) 系统自检程序：包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、句语检验、警戒时 钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个 PLC就能按要求正确地工作了。 2) 用户指令解释程序(包含编辑程序) 用户指令解释程序的主要任务是将用户编程使用的 PLC 语言(如梯形图语言)变为机器 能懂的机器语言程序。它将梯形图程序逐条翻译成相应的机器语言，然后通过 CPU完成这 一步的功能。在实际操作中，为了节省内存，提高解释速度，用户程序是用内码的形式存 储在 PLC中的。用户程序变为内码形式的这一步是由编辑程序实现的，它可以插入、删除、 检查、查错用户程序，方便程序的调试。 3) 标准模块和系统调用 可编程控制器原理与应用 ·14· ·14· 这部分主要是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同的功能，有些完成 I/O，有些 完成特殊运算等。 2. 用户程序 PLC的用户程序是用户利用 PLC厂家提供的编程语言，根据工业现场的控制目的来编 制的程序。它存储在 PLC的用户存储器中，用户可以根据系统的不同控制要求，对原有的 应用程序进行改写或删除。用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量运算程序、闭环控 制程序和操作站系统应用程序等。 2.2 PLC的输入/输出(I/O)接口 PLC 不仅要能够识别和接收描述现场设备的信号，同时还要能够输出信号给相关的执 行机构，以便实现对现场设备的控制。而 I/O接口单元是 PLC与现场 I/O装置或其他外； 围设备之间的重要连接电路。PLC 通过输入接口将现场的输入信号，包括人为的控制信号 和能描述现场状态的开关量信号，经过输入接口电路进行滤波、光电隔离、电平转换等处 理后，转换为 CPU 能接受和识别的低压信号，送给 CPU 进行运算；通过输出接口将经过 CPU处理后的弱电信号通过光电隔离、功率放大等处理，把低压信号变换为控制器件所能 接受的电压、电流信号，以驱动各种执行元器件，如信号灯、接触器、电磁阀、电磁铁、 调节阀和调速装置等。 2.2.1 PLC的开关量输入接口 开关量输入接口的作用是把现场的开关量信号转变成 PLC内部可处理的标准信号。常 用的开关量输入接口按其使用电源不同可以 分成 3种类型，即直流输入接口、交流输入接 口和交-直流输入接口。 图 2.2 是 FX1N基本单元直流输入电路的 示意图，COM 是各输入信号的公共点。可以 用外接的触点或 NPN 集电极开路晶体管提供 输入信号。FX系列 PLC有交流输入型的扩展 模块 FX2N-48ER-UA1/UL，外接的输入电压额 定值为 AC110V；另外还有用于输入 TTL电平 的扩展模块 FX2N -16EXC-L，输入回路电压为 DC5V。 图2.2A 三菱FX1N基本单元直流输入电路 图2.2A 西门子 S7 200plc基本单元直流输入电路 图2.2B 西门子 S7 200plc基本单元直流 输入电路，M是各输入信号的公共端如图。使用 了两个相反方向的发光管，所以M可以接正也可 以接负，因为只要相应点有信号输入，相应的二 极管总有一个会发光的，相应的光电三极管总会 导通，其对应的映像也会在刷新后写1。 每点都有限流电阻，所以直接接开关，不会 烧坏相应的二极管。 以上是普通开关的接线方法。当使用NPN、PNP光电开关或者是接近开关，其原理类同，只要牢牢 把握点亮输入二极管，必须形成一个完整的闭环这点即可。 第 2章 可编程控制器的组成和工作原理 ·15· ·15· 1. 晶体管型输出接口 晶体管输出单元的驱动电路一般采用晶体管进行驱动放大，其输出方式一般为集电极 输出，外加直流负载电源。带负载能力为每个输出点一般 lA左右，每个模块 3A左右。晶 体管开关量输出模块为无触点输出模块，使用寿命较长，线框内是图 2.3是 FX1N的晶体管 集电极输出电路，PLC 内部的输出电路，框外左侧为外部用户连接线。各组的公共点接外 接直流电流电源的负极。输出信号送给内部电路中的输出锁存器，再经光耦合器送给输出 晶体管，后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。图中的稳压管用来抑 制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管，晶体管输出电路的延迟时间小于 1ms。 场效应晶体管输出电路的结构与晶体管输出电路基本上相同。 2. 继电器型输出接口 图 2.4 是继电器型输出电路。内部电路使继电器的线圈通电，常开触点闭合，使外部 负载得电工作。断电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只给用户提供一对常开触点。 与触点并联的 RC电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧，以减轻对 CPU的干扰。 继电器型输出电路的滞后时间一般在 10ms左右。 图 2.3 晶体管型输出电路 图 2.4 继电器型输出电路 除了上述两种输出电路外，还有如图 2.5 所示的晶闸管型输出电路。它采用的开关器 件是光控双向晶闸管，驱动电路采用光控双向晶 闸管进行驱动放大。该模块外加交流负载电源， 带负载能力一般为每个输出点 lA 左右，每个模 块 4A左右。双向晶闸管为无触点开关，输出的 负载电源可以根据负载的需要选用直流或交流 电源。双向晶闸管多用于交流负载，负载驱动能 力比继电器型的大，可直接驱动小功率接触器。 其响应时间介于晶体管型与继电器型之间。 2.3 PLC的工作原理 PLC 的工作原理可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序，对控制 要求进行处理判断，并通过执行用户程序来实现控制任务。但是，在时间上，PLC 执行的 任务是按串行方式进行的，其具体的运行方式与继电器-接触器控制系统及计算机控制系统 都有着一定的差异与不同。 图 2.5 晶闸管型输出电路 2.2.2 PLC的开关量输出接口 开关量输出接口的作用是将PLC内部的标准信号转换为外部现场执行机构所需要的电 开关量输出信号。PLC的开关量输出接口按 PLC内部所使用的功率放大元器件不同可分 为晶体管型、继电器型及晶闸管型。晶体管型输出模块用于驱动直流负载，晶闸管型用于 驱动交流负载，继电器型既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载。 可编程控制器原理与应用 ·16· ·16· 1. 循环扫描的工作原理 PLC 的一个工作过程主要分三个阶段进行，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷 新阶段。当 PLC开始运行时，首先清除 I/O映像区的内容，然后进行自诊断，确认正常后 开始扫描。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环 扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返 回第一条指令，如此周而复始不断循环，因此，PLC的工作方式是一种串行循环工作方式。 如图 2.6所示。 图 2.6 PLC的循环扫描过程 1) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC首先扫描所有的输入端子，按顺序将所有输入端的输入信号状 态(0或 1表现在接线端上是否在承受外加电压)读入输入映像寄存区。这个过程称为对输入 第 2章 可编程控制器的组成和工作原理 ·17· ·17· 信号的采样，或称输入刷新阶段。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入下一步 工作过程，即程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器 的内容也不会发生改变，而这些变化必须等到下一个工作周期的输入刷新阶段才能被读入。 2) 程序执行阶段 程序执行阶段又称程序处理阶段，是 PLC对程序按顺序进行执行的过程。 在程序执行阶段，PLC 根据用户输入的控制程序，从第一条指令开始逐条执行，并将 相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。并且只有输入映像寄 存区存放的输入采样值不会发生改变，其他各种数据在输出映像寄存器区或系统 RAM 存 储区内的状态和数据都有可能随着程序的执行随时发生改变。前面执行的结果可能被后面 的程序所用到，从而影响后面程序的执行结果；而后面执行的结果不可能改变前面的扫描 结果，只有到了下一个扫描周期再次扫描前面程序的时候才有可能起作用。但是，在扫描 过程中如果遇到程序跳转指令，就会根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指 令中涉及到输入、输出状态时，PLC 从输入映像寄存器中“读入”上一阶段存入的对应输 入端子状态。从输出映像寄存器“读入”对应输出映像寄存器的当前状态。然后，进行相 应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对于元件映像寄存器来说，每一个元件(输 出软继电器的状态)都会随着程序执行过程而变化。当最后一条控制程序执行完毕后，即转 入输出刷新阶段。 3) 输出刷新阶段 当程序中所有指令执行完毕后，PLC 将输出状态寄存器中所有输出继电器的状态，依 次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部负载，这就形成 PLC 的实 际输出。 输入采样、程序执行和输出刷新 3个阶段构成 PLC一个工作周期。由此循环往复，因 此称为循环扫描工作方式。实际上，除了进行以上 3个阶段的计算处理外，PLC还要进行 各种错误检测(自诊断功能)并与编程工具通信，这些操作统称为“监视服务”，一般在程 序执行之后进行。由此可以总结出 PLC在扫描过程中信号的处理规则。 (1) 输入映像区中的数据，取决于本扫描周期输入采样阶段所处的状态。在程序执行 和输出刷新阶段，输入映像区中的数据不会因为有新的输入信号而发生改变。 (2) 输出映像区中的数据由程序中输出指令的执行结果决定。在输入采样和输出刷新 阶段，输出映像区的数据不会发生改变。 (3) 输出端子直接与外部负载连接，其状态由输出状态寄存器中的数据来确定。 2. PLC的工作状态 PLC 有两种工作状态，即运行(RUN)状态与停 止(STOP)状态。运行状态是执行应用程序的状态。 停止状态一般用于程序的编制与修改。图 2.7给出了 运行和停止两种状态下 PLC 不同的扫描过程。由图 可知，在这两个不同的工作状态中，扫描过程所要 完成的任务是不尽相同的。 图 2.7 PLC的扫描过程框图 可编程控制器原理与应用 ·18· 在运行状态，PLC 通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使 PLC 的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断 地重复执行，直至 PLC停机或切换到停止(STOP)工作模式。 在内部处理阶段，PLC检查 CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及 完成一些其他内部工作。 在通信服务阶段，PLC与其他带微处理器的智能装置通信以更新编程器的显示内容。 当 PLC处于停止模式时，只执行以上两种的操作。PLC处于运行(RUN)模式时，还要 完成另外三个阶段的操作。 3. 扫描周期和响应时间 PLC 在运行状态时，执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为 0.5ms～100ms。扫描周期的长短主要取决于以下几个因素：CPU执行指令的速度，执行每 条指令占用的时间；程序中指令条数的多少。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指 令的种类和 CPU执行速度有很大关系，一般说来，一个扫描过程中，输入采样和输出刷新 所占时间较少，执行指令的时间占了绝大部分。 PLC的响应时间是指从PLC外部输入信号发生变化的时刻起至由它控制的有关外部输 出信号发生变化的时刻之间的间隔，也叫做滞后时间(通常滞后时间为几十毫秒)。它由输 入电路的时间常数、输出电路的时间常数、用户语句的安排和指令的使用、PLC 的循环扫 描方式以及 PLC对 I/O的刷新方式等部分组成。这种现象称为 I/O延迟响应或滞后现象。 由于 PLC的这种周期循环扫描工作方式，决定了响应时间的长短与收到输入信号的时 刻有关。响应时间可以分为最短响应时间和最长响应时间。 1) 最短响应时间 如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期之前进入输入 采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。 2) 最长响应时间 如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过 I/O 刷新的时间，在该扫描周期内这 个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时 间最长。 由于 PLC采用循环扫描的工作方式，即对信息串行处理方式，必定导致输入、输出延 迟响应，产生滞后现象。对于一般工业控制要求，这种滞后现象是允许的。但是对那些要 求响应时间小于扫描周期的控制系统则不能满足，这时可以使用智能输 I/O单元(如快速响 应 I/O模块)或专门的指令(如立即 I/O指令)，通过与扫描周期脱离的方式来解决。 Page0.pdf Page1.pdf Page2.pdf Page3.pdf ch01.pdf ch02.pdf ch03.pdf ch04.pdf ch05.pdf ch06.pdf ch07.pdf ch08.pdf ch09.pdf ch10.pdf ch11.pdf fl.pdf