【可编程控制器（PLC）的基本工作原理及技术性能】
可编程控制器，简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计。它采用了微处理器技术，用以取代传统的继电器控制装置，具有更高的灵活性和可靠性。在理解PLC的工作原理时，我们首先要对比它与继电器控制系统以及微型计算机控制系统的主要区别。
1. **继电器控制系统**：
继电器控制基于硬逻辑并行运行，一旦继电器线圈通电或断电，其所有触点无论在何处都会立即同时动作。这种即时响应的特性使得继电器控制具有直观性，但同时也导致了复杂的线路布局和维护困难。
2. **微型计算机控制系统**：
微机控制采用等待命令的工作方式，即在接收到指令后才会执行相应操作，相比继电器控制更具有计算能力和灵活性，但响应速度受到程序执行时间的限制。
3. **PLC的工作原理**：
PLC则采取了循环扫描的工作方式。中央处理器（CPU）按照指令步序号周期性地循环扫描用户程序，每个扫描周期包括输入采样、执行程序和输出刷新三个阶段。
- **输入采样阶段**：
PLC依次读取所有输入设备的状态，并存入输入映像寄存器中。输入映像寄存器在输入采样阶段与实际输入信号同步，之后直到下一个扫描周期的输入采样阶段之前，其内容保持不变。
- **执行程序阶段**：
CPU自上而下按梯形图顺序执行用户程序，根据输入映像寄存器中的状态进行逻辑运算，结果保存在元件映像寄存器中，包括继电器、定时器和计数器等。
- **输出刷新阶段**：
执行完用户程序后，CPU将元件映像寄存器中更新后的状态写入输出映像寄存器，然后刷新输出锁存电路，最终通过输出电路驱动外部设备。输出映像寄存器确保了即使在程序执行期间，输出状态也是稳定的。
PLC的扫描周期决定了其响应速度，典型的扫描周期范围是1到100毫秒。由于PLC是按照顺序执行的，因此对于脉冲信号，其宽度必须大于一个扫描周期，才能确保信号被正确读取。
**PLC的工作特点**：
- **集中采样**：PLC在输入采样阶段一次性读取所有输入状态，避免了输入状态的实时变化干扰程序执行。
- **集中输出**：输出刷新阶段一次性更新所有输出状态，确保输出的稳定。
- **周期性循环扫描**：PLC的工作方式是串行的，程序执行顺序对结果有直接影响，不同于继电器的并行工作方式。
- **避免临界竞争**：PLC的串行执行避免了传统继电器系统中可能出现的触点临界竞争问题，简化了复杂的联锁电路设计。
PLC的原理和技术性能使其成为现代工业自动化中的核心组成部分，具备高效率、高可靠性和易于编程等优势。通过理解其工作原理，可以更好地设计和调试PLC控制系统，实现更精确的工业生产流程控制。
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