西门子CPU模块6ES7512-1CK01-0AB0

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 PLC对用户程序的执行主要按三个扫描过程进行。

  (1)个过程：输入扫描

  在这个过程中，PLC按扫描方式读入该PLC所有端子上的输入信号(可能有的端子上并没有输入信号，它也作输入)，并将这些输入信号存入输入映像区。在本工作周期的执行和输出过程中，输入映像区内的内容还会随实际信号的变化而变化。

  由此可见，一般输入映像区中的内容只有在输入扫描阶段才会被刷新，但在有些PLC 中(例如F-20M)，这个区内的内容在程序执行过程中也允许每隔一定的时间(如2ms)被刷新一次，以取得更为实时的数据。

  PLC在输入扫描过程中一般都以固定的顺序(例如从小号到大号)进行扫描，但在一些PLC中可由用户确定可变的扫描顺序。例如在一个具有大量输入端口的PLC系统中，可将输入端口分成若干组，每次扫描仅输入其中一组或几组端口的信号，以减少用户程序的执行时间(即减少扫描用期)，这样做的不良后果是输入信号的实时性较差。

  (2)二个过程：执行扫描

  在执行用户程序的扫描过程中，PLC对用户以梯形图方式(或其他方式)编写的程序按从上到下、从左至右的顺序逐一扫描各指令，然后从输入映像区取出相应的原始数据或从输出映像区读有关数据，并做由程序确定的逻辑运算或其他数学运算，随后将运算结果存入确定的输出映像区有关单元，这个结果在整个程序未执行完毕前还会送到输出端口上。

  (3)三个过程：输出扫描

  在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容同时送入输出锁存器中(称输出刷新)，然后由锁存器经功率放大后去驱动继电器的线圈，后使输出端子上的信号变为本次工作周期运行结果的实际输出。

  PLC对输入/输出的处理规则

  根据上述工作特点，可以总结出PLC在I/O处理方面遵循以下规则。

  ①输入状态映像寄存器中的数据，取决于与输入端子板上各输入端相对应的输入锁存器在上一次刷新期间的状态。

  ②程序执行中所需的输入/输出状态，由输入状态映像寄存器和输出状态映像寄存器读出。

  ③输出状态映像寄存器的内容随程序执行过程中与输出变量有关的指令的执行结果而改变。

  ④输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新阶段时输出状态映像寄存器的内容决定。

  ⑤输出端子板上各输出端的通断状态，由输出锁存器中的内容决定。

  PLC的分类

  PLC产品的种类众多，型号规格也不统一，通常按以下两种形式分类。

  按结构形式分类

  PLC按结构形式的不同可分为整体式和模块式西种。

  (1)整体式

  整体式是把PLC的各组成部分安装在一块或少数几块印制电路板上，并连同电源一起装在机壳内，形成一个单一的整体，称为主机或基本单元。其特点是简单紧凑、体积较小、价格较低。通常小型、超小型PLC常采用这种结构。整体式PLC的主机可通过扁平电缆与I/O扩展单元、智能单元(如A/D、D/A单元)等相连接。

  (2)模块式

  模块式是把PLC的各基本组成部分做成立的模块，如CPU模块(包含存储器)、输入模块、输出模块、电源模块等，然后以搭积木的方式将它们组装在一个具有标准尺寸并带有若干个插槽的架内。通常中型或大型PLC常采用这种结构。用户可根据需要灵活方便地将I/O扩展单元、A/D和D/A单元、各种智能单元、特殊功能单元、链接单元等模块插入机架底板的插槽中，以组合成不同功能的控制系统。这种结构的特点是对现场的应变能力强，而且系统各部件的插拔形式十分便于维修。

为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作方式采用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。CPU从条指令执行开始，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。PLC工作的全过程可用图1所示的运行框图来表示。整个过程可分为以下几个部分：

部分是上电处理。PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。

二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。

四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。

在上述几个部分中，通讯服务和程序扫描过程是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间被控制在一定范围内。PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行l KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。