想学好PLC必须掌握的循环扫描工作过程！

1 CPU自检阶段

CPU自检阶段包括CPU自诊断测试和复位监视定时器。

在自诊断测试阶段，CPU检测PLC各模块的状态，若出现异常立即进行诊断和处理，同时给出故障信号，点亮CPU面板上的LED指示灯。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，停止执行程序。CPU的自诊断测试将有助于及时发现或提前预报系统的故障，提高系统的可靠性。

监视定时器又称看门狗定时器WDT，它是CPU内部的一个硬件时钟，是为了监视PLC的每次扫描时间而设置的。CPU运行前设定好规定的扫描时间，每个扫描周期都要监视扫描时间是否超过规定值。这样可以避免由于PLC在执行程序的过程中进入死循环，或者由于PLC执行非预定的程序造成系统故障，从而导致系统瘫痪。如果程序运行正常，则在每次扫描周期的内部处理阶段对WDT进行复位（清零）。如果程序运行失常进入死循环，则WDT得不到按时清零而触发超时溢出，CPU将给出报警信号或停止工作。采用WDT技术也是提高系统可靠性的一个有效措施。

2 通信处理阶段

在通信处理阶段，CPU检查有无通信任务，如果有则调用相应进程，完成与其他设备（例如，带微处理器的智能模块、远程I/O接口、编程器、HMI装置等）的通信处理，并对通信数据做相应处理。

3 读取输入

在读取输入阶段，PLC扫描所有输入端子，并将各输入端的通/断状态存入相对应的输入映像寄存器中，刷新输入映像寄存器的值。此后，输入映像寄存器与外界隔离，无论外设输入情况如何变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入端状态的变化只能在下一个循环扫描周期的读取输入阶段才被拾取。这样可以保证在一个循环扫描周期内使用相同的输入信号状态。因此，要注意输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。

4 执行程序阶段

可编程控制器的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按顺序排列。当PLC处于运行模式执行程序时，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则按先上后下、从左至右的顺序逐条执行程序指令。每扫描到一条指令，所需要的输入信号的状态均从输入映像寄存器中读取，而不是直接使用现场输入端子的通/断状态。在执行用户程序过程中，根据指令做相应的运算或处理，每一次运算的结果不是直接送到输出端子立即驱动外部负载，而是将结果先写入输出映像寄存器中。输出映像寄存器中的值可以被后面的读指令所使用。

5 刷新输出阶段

执行完用户程序后，进入刷新输出阶段。可编程控制器将输出映像寄存器中的通/断状态送到输出锁存器中，通过输出端子驱动用户输出设备或负载，实现控制功能。输出锁存器的值一直保持到下次刷新输出。

在刷新输出阶段结束后，CPU进入下一个循环扫描周期。

PLC编程学会顺序功能图，编程一点就通！

功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计plc的顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是—种通用的技术语言，可以用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。

各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布了功能表图的国家标准（GB6988.6-86）。

如图1所示为功能表图的一般形式，它主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。

图1 功能表图的一般形式

PART1.步与动作

（1）步

在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。如图1所示各步的编号为ｎ-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，如M300等，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。

（2）初始步

与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。

（3）动作

一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”，对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用如图2所示的两种画法来表示，但是图中并不隐含这些动作之间的任何顺序。

图2 多个动作的表示

（4）活动步

当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。

PART2.有向连线、转换与转换条件

（1）有向连线

在功能表图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的顺序进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。

（2）转换

转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。

（3）转换条件

转换条件是与转换相关的逻辑条件，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。转换条件X和x分别表示在逻辑信号X为“1”状态和“0”状态时转换实现。符号X↑和X↓分别表示当X从状态0到1和1到0状态时转换实现。使用最多的转换条件表示方法是布尔代数表达式。

PART3.功能表图的基本结构

（1）单序列

单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步，如图3a所示。

图3 单序列与选择序列 a）单序列 b）选择序列开始 c）选择序列结束

（2）选择序列

选择序列的开始称为分支，如图3b所示，转换符号只能标在水平连线之下。如果步2是活动的，并且转换条件e=1，则发生由步5步6的进展；如果步5是活动的，并且f=1，则发生由步5步9的进展。在某一时刻一般只允许选择一个序列。

选择序列的结束称为合并，如图5-22c所示。如果步5是活动步，并且转换条件m=1，则发生由步5步12的进展；如果步8是活动步，并且n=1，则发生由步8步12的进展。

（3）并行序列

并行序列的开始称为分支，如图4a所示，当转换条件的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。当步4是活动步，并且转换条件a=1、3、7、9这三步同时变为活动步，同时步4变为不活动步。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。步3、7、9被同时激活后，每个序列中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。

图4 并行序列 a）并行序列开始 b）并行序列结束

并行序列的结束称为合并，如图4b所示，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且转换条件b=1时，才会发生步3、6、9到步10的进展，即步3、6、9同时变为不活动步，而步10变为活动步。并行序列表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。

（4）子步

如见图5所示，某一步可以包含一系列子步和转换，通常这些序列表示整个系统的一个完整的子功能。子步的使用使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。设计者可以从最简单的对整个系统的全面描述开始，然后画出更详细的功能表图，子步中还可以包含更详细的子步，这使设计方法的逻辑性很强，可以减少设计中的错误，缩短总体设计和查错所需要的时间。

图5 子步

PART4.转换实现的基本规则

（1）转换实现的条件

在功能表图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足两个条件：

1）该转换所有的前级步都是活动步；

2）相应的转换条件得到满足。

如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现，如图6所示。

图6 转换的同步实现

（2）转换实现应完成的操作

转换的实现应完成两个操作：

1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步；

2）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。

PART5.绘制功能表图应注意的问题

（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。

（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。

（3）功能表图中初始步是必不可少的，它一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有什么动作执行，因此很容易遗漏这一步。如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。

（4）只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用无断电保持功能的编程元件代表各步，则PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。

PART6.绘制功能表图举例

某组合机床液压滑台进给运动示意图如图7所示，其工作过程分成原位、快进、工进、快退四步，相应的转换条件为SB、SQ1、SQ2、SQ3。液压滑台系统各液压元件动作情况如表1所示。根据上述功能表图的绘制方法，液压滑台系统的功能表图如图7a所示。

表1 液压元件动作表

元件

工步

YV1

YV2

YV3

原位

―

―

―

快进

┼

―

―

工进

┼

―

┼

快退

―

┼

―

图7 液压滑台系统的功能表图

如果PLC已经确定，可直接用编程元件M300～M303（FX系列）来代表这四步，设输入/输出设备与PLC的I/O点对应关系如表2所示，则可直接画出如图7b所示的功能表图接线图，图中M8002为FX系列PLC的产生初始化脉冲的特殊辅助继电器。

表2 输入/输出设备与PLC I/O对应关系

PLC I/O

X0

X1

X2

X3

Y0

Y1

Y2

输入/输出设备

SB

SQ1

SQ2

SQ3

YV1

YV2

YV3

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