PLC的工作原理及编程的几个误区

一、PLC的工作原理

PLC采用循环扫描方式工作，它对用户程序的执行主要分三个阶段进行，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

（1）输入采样阶段。在输入采样阶段，PLC按顺序将所有输入端的输入信号读入到输入映像寄存器中寄存起来，接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。

（2）程序执行阶段。在程序执行阶段，PLC对用户以梯形图方式编写的程序按从上到下，从左到右的顺序进行扫描。每扫描到一条指令时，所需要的输入状态或其他元素的状态分别由输入映像寄存器和元素映像寄存器读出，而执行结果写入到元素映像寄存器中。对于每一个元素来说，元素映像寄存器中寄存的内容，会随程序执行的进程而变化。

（3）输出刷新阶段。当程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，PLC将元素映像寄存器中所用输出映像寄存器的状态向输出锁存器传送，成为可编程序控制器的实际输出。

PLC在程序执行阶段，输出锁存器的状态保持不变。PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。当然，严格说来，PLC的一个工作周期还包括系统自监测、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息和网络通信四个过程。

二、PLC编程的误区

误区之一：输入PLC的常开（动合）、常闭（动断）触点，如按钮、行程开关、继电器辅助触点等，与PLC梯形图编程的图形符号常开“”和常闭“”相混淆。

正确的理解应该是：在梯形图中，PLC内部输入输出继电器在编程中可作为常开或者常闭点无限次使用，其引用的次数及选择常开或常闭完全取决于编程的需要。很多书只提常开或常闭，事实上它不是物理继电器，而是存储器中的一位逻辑状态。当该位为逻辑“1”的时候，表示该位继电器线圈通电，即常开接点“”闭合或常闭接点“”断开；当该位为逻辑“0”时，表示该位继电器线圈断电，即常开接点“”断开或常闭接点“”闭合。

而与PLC外部连接的输入开关（如按钮）或输出负载（如计数器）是物理器件。输入开关具有固定的常开（动合）或常闭（动断）属性，在电路中仅出现一次。它的闭合与断开与外力作用（如按钮，行程开关）或得失电（如接触器）有关，并对PLC内部输入输出继电器的状态产生直接影响。因此，在PLC的程序设计时，必须要知道与PLC连接的物理器件属性和外接开关属性不同，控制程序必然有异。在许多的PLC技术书籍或论文中往往忽略了说明物理器件的属性，仅给出PLC程序，这是不全面、不准确的。

误区之二：将连接到PLC的物理器件的电器符号参与梯形图编程之中。

正确的认识应该是：梯形图是PLC的一种图形符号程序设计语言，有其固定的语法规定和格式，而连接到PLC的物理器件仅能按国标规定的符号出现在硬件电路设计中。连接到PLC的输入器件与连接到PLC的输出器件不存在物理上的连接关系，仅存在满足控制要求的逻辑关系，这种逻辑关系与硬件设计中所选用的物理器件的属性（动合或动断）有关，并由程序（如梯形图）反映。而在传统的继电器控制电路图中，输入器件与输出器件（被控对象）存在直接的物理连接，被控对象的控制取决于物理线路的通断。

误区之三：设计PLC程序时，先画出继电器电路，再根据继电器电路画出梯形图，最后将梯形图换成语句（指令）表达式程序由编程器输入PLC。

正确的方法是：硬件设计完成以后（主要是输入输出器件与PLC的连接电路图），根据控制要求，可直接用梯形图、指令表（助记符）或流程图中的任何一种形式编写程序，通过编程器输入PLC。选用的编程形式取决于所用的编程器，只有当编程器无输入梯形图功能时，才必须将梯形图转换为指令表输入。事实上，一些高档的编程器可接收多种形式的PLC程序，有些还允许两种形式混合输入。只有当对原继电器控制电路用PLC进行技术改造时，才根据原继电器反映的控制关系编写程序。

PLC的工作方式明确来说有CPU硬件的工作方式和PLC内部程序的工作方式

对于硬件的工作方式来说：CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，对于西门子PLC在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。

（1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执行程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。

（2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序

PLC内部程序的工作方式：在PLC处于RUN（运行）状态时，PLC采用循环扫描的工作方式。这种工作方式是在系统程序的控制下顺序扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。整个工作过程可分为输入处理、程序处理、输出处理三个阶段。

1)输入处理：PLC在执行程序前，将PLC的整个输入端子的ON／OFF状态写入到输入数据存储器中。在执行程序的过程中，即使输入变化，输入数据存储器的内容也不变，而在下一个周期的输入处理时，写入这种变化。输入滤波器会造成输入响应滞后(约10ms)，如采用数字滤波的输入端子，可以通过程序修改滤波时间。

2)程序处理： PLC根据程序存储器的指令内容，从输入数据存储器与其他软器件的数据存储器中读出各软器件的ON／OFF状态，从0步开始进行顺序运算，每次将结果写入数据存储器。因此，各软器件的数据存储器随着程序的执行逐步改变内容。而且，输出继电器的内部触点可利用输出数据存储器的内容执行。

3)输出处理：所有命令执行结束时，向输出数据存储器传送输出的数据存储器的ON／OFF状态，这成为PLC的实际输出。PLC的外部输出触点的动作按输出所用器件的响应滞后时间动作。

以下是清零M21到V255的PLC程序：

LD M8000 // 将一个临时开关M8000置为1，作为清零操作的触发条件OUT V0, K0 // 将K0的值0输出到V0 // 将K0的值0依次输出给M21~V255OUT V25, K0 // 将K0的值0输出到V25RST M8000 // 清除触发条件

该程序的实现原理是：当临时开关M8000被触发后，依次输出0值给M21~V255，以将这些地址的内容清零。最后再清除触发条件以便下次使用。在具体的实现过程中，还需根据PLC的具体型号和编程软件进行适当的修改和调整。

三菱PLC中的M8013 就是一个1S周期的闪烁触点

1、LD      M8013

2、OUT   Y0000

3、END

要让指示灯闪烁的话，将控制指示灯的Y点由定时器定时置ON/OFF就可以了，这样闪烁频率可调。或者使用内部时钟脉冲出点FX系列为M8013,Q系列为SM412一秒ON/OFF一次。

三菱PLC中特殊继电器M8013的功能是输出1秒时钟脉冲，在编程中可以直接使用它的触点，且使用次数无限制。

三菱plc的M指令是辅助继电器（相当于电气图中的中间继电器）。他的控制方式与Y是一样的，只是没有输出口，只是单单的软元件。和Y一样有线圈和常开、常闭的触点。

另外，M8011、M8012、M8013 和M8014指令分别是产生10ms、100ms 、1s和1min 时钟脉冲的特殊辅助继电器，可通过更改M指令方式修改脉冲时间。

扩展资料

三菱plc程序设计

1、程序设计

根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计三菱PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

（1）三菱PLC初始化程序。在三菱PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

（2）三菱PLC检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。

（3）三菱PLC保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。

2、三菱PLC程序模拟调试

程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。

（1）硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。

（2）软件模拟法是在三菱PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。

-三菱PLC

数码管每一段相当于二极管，连接PLC输出点，要显示数字几，就将对应段点亮，几输入端有就输入。

用途：将指定数字的十六进制内容转换为8位，7段显示代码，并将其放入指定目标字的高8位或低8位中。

七段数码管已可以特定的集成电路控制，只要向集成电路输入4-bit的二进制数字讯号就能控制七段数码管显示；市面上更有 8421-BCD 代码直接转为七划管控制电平的 IC，方便配合单片机使用。

扩展资料：

根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。

梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。

-梯形图