PLC 的工作原理
PLC 作为一种特殊形式的计算机控制系统，是利用计算机技术对传统的硬件逻辑控制系统“继电器控制”
进行"硬件软化"的结果。但在运行方式上，PLC 的软件逻辑也与继电器控制系统的硬件逻辑存在根本性的
区别。
继电器控制系统的硬件逻辑采用的是并行运行的方式，即如果一个继电器的线圈通电或者放电，该继
电器的所有触点（不论是常开还是常闭、也不论其处于继电器线路的哪个位置上）都会立即同时动作；而
PLC 的软件逻辑是通过 CPU 逐行扫描执行用户程序来实现的，即如果一个逻辑线圈被接通或断开，该线圈
的所有触点并不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
为了消除两者之间由于运行方式不同而造成的这种差异，PLC 在程序运行方式、输入输出操作、特殊
功能模板等方面作了特别的考虑。
1、循环扫描：
PLC 采用了一种不同于普通微型计算机的运行方式---循环扫描方式。因为继电器控制中各类触点的动
作时间一般超过 100ms，因此只要 PLC 运行整个用户程序的时间“扫描周期”小于 100ms，其运行结果与继
电器控制就没有什么差别。
2、建立 I/O 映像区：
PLC 在输入输出操作上采用定时采样、定时输出的方式。即在一个扫描周期的固定时刻（一般在扫描
周期的开始或结束）采样所有的输入点，采样结果存入 RAM 中一个区域（输入映像区）。这样在执行程序
时，所需的现场讯息全部从输入映像区中取用，不直接从现场取样。同样控制讯息输出也不是采取生成一
个就输出一个的方法，而是先将它们存放在 RAM 中的一个区域（输出映像区），扫描周期结束时再将输出
映像区中控制讯息集中输出。通过建立 I/O 映像区，使 PLC 成为一个真正的数字采样控制系统；虽然 PLC
不可能像继电器控制那样随时根据现场输入实时控制现场输出状态，但只要采样周期足够短，即采样频率
足够高，这样的采样系统应该完全符合实际系统的需要。
3、特殊功能模板：
由于 PLC 在扫描周期方面限制了用户程序的长度，这对于一般的数字量控制应该不成问题。但实际的
生产过程对 PLC 提出了更多得要求：仿真量处理、死循环控制、网络通讯、高速 I/O 等。对于模拟量输入
输出以及简单的控制，一般是利用 PLC 的主 CPU 和一定的硬件支持，通过相应的软件来实现；其它情况由
于牵涉到比较的计算量和 CPU 运算时间，以及 PLC 扫描周期的限制，一般采用自带 CPU 的专用模板，由
模板系统软件完成相应的控制任务。这样，这些模板与 PLC 主 CPU 并行工作，两者之间通过总线接口进行
联系，主 CPU 定期向模板发送命令，模板也定期将自身的状态讯息发送给主 CPU。
综合以上所述，在完成系统自身初始化以后，PLC 系统执行用户程序的循环扫描方式可分为三个阶段：
输入扫描、程序扫描、输出扫描。而计算量比较大或者响应实时性比较高的应用则由自带 CPU 的专用模板
和专用软件来实现。
