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當(dāng)plc運(yùn)行時，cpu就要執(zhí)行用戶程序中的操作。但是cpu不可能同時執(zhí)行多個操作，只能分時地一個操作一個操作地執(zhí)行。plc利用系統(tǒng)軟件在其內(nèi)部建立了輸入輸出映像區(qū)，當(dāng)plc的cpu執(zhí)行用戶程序時，從輸入映像區(qū)中讀取輸入信號的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)cpu執(zhí)行完作后，將操作結(jié)果輸出到輸出映像區(qū)，然后再執(zhí)作，操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)。在程序執(zhí)行過程中，plc并不讀取輸入信號的真正狀態(tài)，執(zhí)行結(jié)果也并沒有輸出到plc外部。只有當(dāng)程序執(zhí)行到結(jié)束指令（end）時，將輸出映像區(qū)中執(zhí)行結(jié)果向plc外部輸出一次，將輸入信號的狀態(tài)讀取一次送到輸入映像區(qū)。對輸入輸出信號的這一操作過程稱為i/o刷新。i/o刷新完成后，cpu再從用戶程序的條指令開始，進(jìn)行下一次程序執(zhí)行。plc的這種工作方式被稱為掃描方式。
plc的掃描周期包括上電后初始處理、共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、i/o刷新。
plc輸入/輸出響應(yīng)滯后的現(xiàn)象及其影響分析
當(dāng)plc的輸入端輸入信號發(fā)生變化plc輸出端對該輸入變化做出反應(yīng)需要一段時間，這種現(xiàn)象稱為plc輸入/輸出響應(yīng)滯后。
由上述分析可知，掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進(jìn)行一次i/o刷新，即每一個掃描周期plc只對輸人、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸人、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，plc的輸入/輸出響應(yīng)滯后，對一般的工業(yè)控制要求，是*允許的，還可以起到增強(qiáng)系統(tǒng)的抗*力。
但是，對于控制時間要求嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就要采取措施減小輸入/輸出滯后的不利影響。
1、plc的基本概念
可編程控制器(programmable controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(jī)(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc
2、plc的基本結(jié)構(gòu)
plc實質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖所示：
a. 處理單元(cpu)
處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，***后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
許多人覺得plc很神秘，其實plc是很簡單的，其內(nèi)部的cpu除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機(jī)。通常plc采用16位或32位的cpu，帶1或2個的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器足夠。
plc的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了plc的性能，通訊程序決定了plc與外界交換信息的難易。對于簡單的應(yīng)用，通常以獨立控制器的方式運(yùn)作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。實際上，設(shè)計plc的主要工作就是開發(fā)解釋梯形圖語言的程序。
可編程控制器plc與個人計算機(jī)pc的主要差異
（1）plc工作環(huán)境要求比pc低，plc抗*力強(qiáng)；
（2）plc編程比pc簡單易學(xué)；
（3）plc設(shè)計調(diào)試周期短；
（4）pc應(yīng)用領(lǐng)域與plc不同；
（5）plc的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，（一般ms級），而pc的響應(yīng)速度快（為微秒級）；
（6）plc維護(hù)比pc容易。
plc控制系統(tǒng)一般來講主要有以下七部分內(nèi)容：
（1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計的依據(jù)。
（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。
（3）選定plc的型號（包括機(jī)型、容量、i/o模塊和電源等）。
（4）分配plc的i/o點，繪制plc的i/o硬件接線圖。
（5）編寫程序并調(diào)試。
（6）設(shè)計控制系統(tǒng)的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖。
（7）編寫設(shè)計說明書和使用說明書。