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技術頻道

大中型plc的工作掃描過程

隨著PLC技術的發展,PLC的表現形式和功能都已經有很大的發展,從過的那種比較單一獨立單元時結構發展到了現在的模塊化、網絡化、分布式控制的PLC,比如象比較有代表性的AB的Controllogix,MODICON的Quantum,都是大型PLC的典型形式。這些大型PLC可以應用到比較重要、控制規模比較大的工業現場,控制的點數可以有幾千點,自然,這種情況下,如果仍然沿用過去PLC的工作方式的話就不能很好完成這種情況下的控制任務,事實也確實如此,大中型PLC的工作方式和小型PLC的已經有了很大的不同。
  
  大中型的一個掃描周期分為六個階段:
  
  1、自監視掃描階段
  為了保證工作的可靠性,PLC內部具有自監視或自診斷功能,自監視功能是由監視定時器(WDT,watchdog timer)完成的,WDT是一個硬件時鐘,自監視過程主要是檢查及復位WDT,如果在復位前掃描時間已經超過WDT的設定值,CPU將停止運行,IO復位,給出報警信號,這種故障稱為WDT故障。WDT故障可能由CPU硬件引起,也可能用戶程序執行時間太長,使掃描時間超過WDT時間而引起的,用編程器可以消除故障。WDT的設定一般是150-200ms,一般系統的時間都小于50-60ms。在大中型PLC中一般可以WDT進行修改。
  
  2、與編程器交換信息階段
  用戶使用編程器(計算集中的編程軟件)對PLC進行用戶程序的上傳、下載或者使用上位機中的SCADA系統對PLC進行監視控制時,PLC的CPU交出控制權,處于被動狀態,上述工作完成或達到信心交換的規定時間后,CPU重新得到總線權,恢復主動狀態。
  在這一階段中,用戶可以通過編程器修改內存的程序,啟停CPU,控制IO。
  
  3、與數字處理器DPU交換信息的階段
  當配有DPU時,才會有這一階段。
  
  4、與網絡進行通訊的階段
  目前的大中型PLC都是用現場總線協議進行大量數據的交換,比如,controllogix使用controlnet,quantum使用MODBUS PLUS,在這一段十進之中,PLC和網絡進行數據的交換。
  
  5、用戶程序掃描階段
  PLC處于運行狀態時,一個掃描周期中就包含了用戶程序的掃描階段。該階段中,根據用戶程序中的指令,PLC從輸入狀態暫存區和其他軟元件的暫存區中將有關狀態讀出,從第一條指令開始順序執行,每一步的執行結果存入輸出狀態暫存區。
  
  6、IO服務掃描階段
   CPU在內存中設置兩個暫存區,一個是輸入暫存區(輸入映象寄存器),一個是輸出暫存區(輸出映象寄存器),執行用戶程序時,用到的輸入值從輸入暫存區中取得,結果放在輸出暫存區。在輸入服務(輸入采陽及刷新)中,CPU將實際的輸入端的狀態讀入到輸入暫存區;在輸出服務(輸出刷新與鎖存)中,CPU將輸出暫存區的值同時傳送到輸出狀態鎖存器。
  
   輸入暫存區的數據取決于輸入服務階段各實際輸入點的狀態,在用戶程序執行階段,輸入暫存區的數據不在隨輸入端的變化而變化,該階段中,輸出暫存區根據執行結果的不同而變化,但輸出鎖存器內容不變。

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