После ввода в эксплуатацию программируемого логического контроллера (ПЛК) его рабочий процесс обычно делится на три этапа: выборка входных данных, выполнение пользовательской программы и обновление выходных данных. Завершение этих трех этапов составляет один цикл сканирования. В течение всего периода работы ЦП ПЛК неоднократно выполняет эти три этапа с определенной скоростью сканирования.
Входная выборка
На этапе выборки входных данных ПЛК последовательно считывает состояние и данные всех входов методом сканирования, сохраняя их в соответствующих ячейках в области изображения ввода-вывода. После завершения входной выборки процесс переходит к этапам выполнения пользовательской программы и обновления выходных данных. На этих двух последних этапах, даже если фактическое состояние ввода или данные изменяются, состояние и данные, хранящиеся в соответствующих ячейках в области изображения ввода-вывода, остаются неизменными. Следовательно, если входной сигнал состоит из импульсного сигнала, длительность этого импульса должна превышать один полный цикл сканирования, чтобы гарантировать надежное обнаружение и чтение входного сигнала при любых обстоятельствах.
Выполнение пользовательской программы
На этапе выполнения пользовательской программы ПЛК последовательно сканирует пользовательскую программу (обычно представленную в виде лестничной диаграммы) в последовательном порядке сверху-к-низу. При сканировании каждой отдельной ступени лестничной схемы ПЛК сначала оценивает схему управления,-содержащую различные контакты,-расположенные на левой стороне ступени. Он выполняет логические операции над этой схемой в определенной последовательности: слева-на-направо, а затем сверху-на-вниз. На основе результатов этих логических операций ПЛК затем обновляет состояние соответствующего бита логической катушки в области хранения ОЗУ системы; или обновляет состояние соответствующего бита для выходной катушки в области изображения ввода-вывода; или определяет, следует ли выполнять специальную функциональную инструкцию, указанную в этой конкретной цепочке.
Другими словами, во время процесса выполнения пользовательской программы статичными остаются только состояние и данные точек *входа* в области изображения ввода-вывода; статус и данные всех других *выходных* точек и внутренних «программных устройств» (таких как внутренние реле или регистры данных)-независимо от того, расположены ли они в области изображения ввода-вывода или в оперативной памяти системы-могут быть изменены. Более того, результаты выполнения ступени лестницы, расположенной выше в программной последовательности, будут немедленно влиять на любые последующие ступени, расположенные ниже, которые используют эти конкретные катушки или данные. И наоборот, обновленный статус или данные логической катушки внутри -звена, расположенного ниже, не будут влиять на-или влиять-любые ступеньки, расположенные выше в программе, до начала *следующего* цикла сканирования.
В процессе выполнения программы использование инструкций «немедленного ввода-вывода» обеспечивает прямой доступ к определенным точкам ввода-вывода, минуя стандартную буферизацию области изображения ввода-вывода. Даже когда используются инструкции ввода-вывода, значения в регистрах образа процесса ввода не обновляются; вместо этого программа считывает значения непосредственно из модулей ввода-вывода. И наоборот, регистры образа процесса вывода обновляются немедленно-, что отличает этот процесс от «немедленного ввода».
Обновление вывода
По завершении сканирования пользовательской программы программируемый логический контроллер (ПЛК) переходит в фазу обновления выходных данных. На этом этапе ЦП обновляет все схемы выходной фиксации в соответствии с соответствующими состояниями и данными, хранящимися в области изображения ввода-вывода; эти схемы затем управляют соответствующими периферийными устройствами через выходную схему. Именно в этот момент реализуется фактическая производительность ПЛК.
Краткое содержание
На основе описания вышеупомянутых процессов ключевые характеристики рабочего процесса ПЛК можно резюмировать следующим образом:
① ПЛК использует рабочий режим, характеризующийся централизованной выборкой входных данных и централизованным обновлением выходных данных; такой подход служит для смягчения воздействия внешнего вмешательства.
② Рабочий процесс ПЛК представляет собой циклический процесс сканирования. Продолжительность этого цикла сканирования зависит от различных факторов, таких как скорость выполнения инструкций и длина пользовательской программы.
③ Существует явление временного лага в отношении влияния входных данных на выходные данные. Поскольку ПЛК использует режим централизованной выборки и вывода, любые изменения в состояниях входов, происходящие после завершения фазы выборки, не будут распознаны до тех пор, пока не начнется следующий цикл выборки; следовательно, продолжительность этой задержки в первую очередь определяется длиной общего цикла сканирования. Кроме того, другие факторы, способствующие этой задержке, включают время входной фильтрации и задержку отклика выходной схемы.
④ Содержимое регистров выходного изображения определяется результатами, полученными во время выполнения сканирования пользовательской программы.
⑤ Содержимое выходных защелок определяется данными, находящимися в регистрах выходного изображения во время предыдущей фазы обновления вывода.
⑥ Фактическое текущее состояние выхода ПЛК определяется содержимым выходных защелок.