西門子6AV2123-2MB03-0AX0觸摸屏

對用戶程序的循環掃描執行過程，可分為輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段，如圖1所示。

繼電器的結構和工作原理

      圖l-2a是繼電器結構示意圖，它主要由電磁線圈、鐵心、觸點和復位彈簧組成。繼電器有兩種不同的觸點，在線圈斷電時處于斷開狀態的觸點稱為常開觸點(如圖1-2中的觸3，4)，處于閉合狀態的觸點稱為常閉觸點(如圖1-2中的觸點1，2)。

當線圈通電時，電磁鐵產生磁力，吸引銜鐵，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。線圈電流消失后，復位彈簧使銜鐵返回原來的位置，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。圖l-2b是繼電器的線圈、常開觸點和常閉觸點在電路圖中的符號。一只繼電器可能有若干對常開觸點和常閉觸點。在繼電器電路圖中，一般用相同的由字母、數字組成的文字符號(如KA2)來標注同一個繼電器的線圈和觸點。

二、接觸器在電機控制中的應用

      圖1—3是用交流接觸器控制異步電動機的主電路、控制電路和有關的波形圖。接觸器的結構和工作原理與繼電器的基本相同，區別僅在于繼電器觸點的額定電流較小，而接觸器是用來控制大電流負載的，例如它可以控制額定電流為幾十安至幾千安的異步電動機。按下起動按鈕SBl，它的常開觸點接通，電流經過SBl的常開觸點和停止按鈕SB2、作過載保護用的熱繼電器FR的常閉觸點，流過交流接觸器KM的線圈，接觸器的銜鐵被吸合，使主電路中的3對常開觸點閉合，異步電動機M的三相電源被接通，電動機開始運行，控制電路中接觸器KM的輔助常開觸點同時接通。放開起動按鈕后，SBl的常開觸點斷開，電流經KM的輔助常開觸點和SB2、FR的’常閉觸點流過KM的線圈，電動機繼續運行。KM的輔助常開觸點實現的這種功能稱為“自鎖”或“自保持”，它使繼電器電路具有類似于R-S觸發器的記憶功能。

    1. 輸入采樣階段

   在輸入采樣階段，PLCC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號狀態（ON/OFF狀態）讀入到輸入映 像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣。接著轉入程序執行階段，在程序執行期間，即使輸入狀態變化，輸入映像寄存器的內容也不會改變。輸入狀態的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

圖1  PLC程序執行的過程

    2. 程序執行階段

    西門子6AV2123-2MB03-0AX0觸摸屏在程序執行階段，PLC對程序按順序進行掃描。如程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序掃描。每掃描到一條指令時所需要的輸入狀態或其他元素的狀態，分別由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入，然后進行相應的邏輯或算術運算，運算結果再存入寄存器。若執行程序輸出指令時，則將相應的運算結果存入輸出映像寄存器。

    3. 輸出刷新階段

目前，可編程序控制器已經廣泛地應用在各個工業部門。隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍還在不斷擴大，主要有以下幾個方面：
1. 邏輯控制
   可編程序控制器具有“與”、“或”、“非”等邏輯運算的能力，可以實現邏輯運算，用觸點和電路的串、并聯，代替繼電器進行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制。數字量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產線，其應用領域為普及，包括微電子、家電行業也有廣泛的應用。
2. 運動控制 
     可編程序控制器使用的運動控制模塊，或靈活運用指令，使運動控制與順序控制功能有機地結合在一起。隨著變頻器、電動機起動器的普遍使用，可編程序控制器可以與變頻器結合，運動控制功能更為強大，并廣泛地用于各種機械，如金屬切削機床、裝配機械、機器人、電梯等場合。
3. 過程控制
   可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊，實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換和D/A轉換，并對被控模擬量實行閉環PID（比例-積分-微分）控制。現代的大中型可編程序控制器一般都有PID閉環控制功能，此功能已經廣泛地應用于工業生產、加熱爐、鍋爐等設備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業。 
4. 數據處理
    可編程序控制器具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。這些數據可以是運算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數據處理一般用于大型控制系統，如無人柔性制造系統，也可以用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
5. 構建網絡控制
    可編程序控制器的通信包括主機與遠程I/0之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設備(如計算機、變頻器)之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統。
當然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應根據系統的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務，又可節省資金。

    在所有指令執行完畢后，輸出映像寄存器中的狀態就是欲輸出的狀態。在輸出刷新階段將其轉存到輸出鎖存電路，再經輸出端子輸出信號去驅動用戶輸出設備，這就是PLC的實際輸出。PLC重復地執行上述三個階段，每重復一次就是一個工作周期（或稱掃描周期）。工作周期的長短與程序的長短有關。

    由于輸入／輸出模塊濾波器的時間常數，輸出繼電器的機械滯后以及執行程序時按工作周期進行等原因，會使輸入/輸出響應出現滯后現象，對一般工業控制設備來說，這種滯后現象是允許的。但一些設備的某些信號要求做出快速響應，因此，有些PLC采用高速響應的輸入/輸出模塊，也有的將順序程序分為快速響應的高級程序和一般響應速度的低級程序兩類。如FANUC-BESK PLC規定高級程序每8ms掃描一次，而把低級程序自動劃分分割段，當開始執行程序時，首先執行高級順序程序，然后執行低級程序的分割段1，然后又去執行高級程序，再執行低級程序的分割段2，這樣每執行完低級程序的一個分割段，都要重新掃描執行一次高級程序，以保證高級程序中信號響應的快速性。

軟ＰＬＣ分為編譯和解釋兩種實現方式，其中解釋型有點像早期的大型機一樣，是基于一個虛擬機的，程序由一些偽代碼組成，工程師在上位機編好程后通過編譯器轉換為這種的偽代碼下載到ＰＬＣ內。運行時虛擬機掃描并解釋這些指令運行，這樣的實現方式使工程人員編的Ｔ型圖之類的與底下ＰＬＣ的軟件平臺無關，保證了ＰＬＣ核心的獨立性，同時它能很好的擴展軟件和功能塊而不受硬件環境的影響，但這種方式是慢的一種方式。