PLC有几种工作模式？运行期间会经历几种阶段？

PLC采用循环扫描工作方式，它周而复始地依一定的顺序来完成PLC所承担的系统管理工作和应用程序的执行。

循环扫描工作是一种分时串行处理方式，与继电控制系统的并行处理方式是完全不同的。

PLC工作模式： PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本工作模式，有内部处理等五种工作处理阶段。如图所示

1、STOP工作模式（编程模式）

在STOP工作模式，PLC反复执行内部处理和通信服务等工作

（1）在内部处理阶段，PLC首先进行系统初始化，清除内部继电器区，复位定时器，然后进行自诊断。检测CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作任务。 以确保系统可靠运行。

（2）在通信服务阶段，PLC主要是和编程器件作通信联系，进行用户程序的编写和修改，更新编程器的显示内容。

2、RUN工作模式(运行模式)

在RUN工作模式，PLC也是反复执行五个阶段的操作，而输入处理，程序处理，输出处理，则是PLC执行用户程序的三个阶段。

当PLC投入运行后，其用户程序工作过程一般分为三个阶段，即输入处理、用户程序执行和输出处理三个阶段。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 如下图所示

（1）输入采样处理阶段

PLC的CPU不能直接与外部接线端子联系。送到PLC输入端子上的输入信号，经电平转换、光电隔离、滤波处理等一系列电路进入缓冲器等待采样，没有CPU的采样信号，外部信号不能进入映像寄存器。

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应映象寄存器内。在此，输入映象寄存器被刷新。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。直至下一个扫描周期的输入采样阶段。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行处理阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

（3）输出刷新处理阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据集中刷新所有的输出锁存电路，然后传送到各相应的输出端子，再经输出电路驱动相应的实际负载。这才是PLC的真正输出，这是一种集中输出的方式，输出端口的状态要保存一个扫描周期。

用户程序执行过程，集中采样与集中输出的方式是PLC的一大特点，在采样期间，将所有输入信号一起读入，此后在整个程序处理过程中，PLC系统与外界隔离，直至集中输出控制信号。外界信号状态的变换要到下一个工作周期才能被PLC采样，这样就从根本上提高了系统的抗干扰能力，提高了工作的可靠性。

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PLC的几种编程方式比较

在工业自动化领域，PLC是最主要的控制器。在各种控制场景，化工厂的过程控制、生产流水线的运动控制、非标设备控制等，均有PLC的运用。其控制手段灵活，系统构建快速，运用稳定可靠。

依照国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3），PLC的编程方式有梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）、连续功能图（CFC）、结构化文本语言（ST）。但现目前在工业运用中，常用的编程方式有梯形图、结构化文本语言、功能模块。其他三种方式的运用已趋向于特定的运用场景的使用，而不像这三种编程方式，在各类的控制场景下均有使用。

这里以一个启动/保持/停止控制为例，给大家介绍PLC的几种常用编程方式。下图为示例相关变量的定义。

PLC变量定义

功能要求 ：开始信号接通时，运行信号输出；当停止信号接通时，运行信号停止输出。

梯形图（LD）

在PLC的几种编程方式中，梯形图是最常见的编程方式。在处理一些逻辑类控制时，编程处理非常方便。受到很多工程师的喜欢和使用。如下图所示，即为梯形图的编程示例。

梯形图编程示例

语句表（IL）

语句表的编程表达方式，非常接近于早期的电脑助记符编程语言。所有的动作均通过语句表实现。感官上看起来非常不直观，在编程的时候相应的规约也比较多，也需要工程人员对此非常熟悉。否则很难做出一个高质量的程序。同时，这种编程方式非常不适宜于完成大工作了的控制要求。所以，现目前使用这种方式编程的工程师越来越少。语句表编程示例如下：

语句表编程示例

功能块图（FBD）

功能块图编程，编程方式上将各种功能实现，通过一个个的功能块表达。这种编程方式上，在调试的过程中，监控程序可以直径看到程序运行的导通方向。即哪一路导通，哪一路没有导通非常分明。所以在电机控制的处理方面，非常好用。如伺服电机控制过程中，电机会通过状态字在各种运行模式下切换，采用功能块图的编程方式来处理这类控制运用，会非常方便。

功能块图编程示例

结构化文本（ST）

结构化文本的编程方式是一种类似于高级编程语言的PLC编程方式。其编程思路方式非常接近于C语言。在处理一些复杂的算法控制的时候，选择使用结构化文本编程方式。以前使用PLC完成复杂的算法的时候，非常不方便处理的情况，使用ST方式，会变得非常容易。在PLC的功能越来越强大，需求越来越多样的今天。结构化文本可以更大的发挥PLC的运用潜力。可以预见，在PLC的运用上，结构化文本编程方式会越来越常用。

结构化文本编程示例

综上，在PLC的各种编程方式上，各有运用特长。

梯形图：逻辑处理；

功能块图：类似“状态字”的控制场景；

结构化文本：处理算法控制。

在编程的过程中，选择合适的编程方式，可以极大的提高编程调试效率。大大的减轻工程师的工作强度。当然，这亦要求工程师在PLC编程的过程中，除了会常用的编程方式外，还需要掌握其他的编程方式。

（转载请注明来源函控自动化工程师头条号）

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