扫描时间的计算

1、两种梯形图的继电器符号图对照两种梯形图的继电器符号图对照 梯形图梯形图（Ladder diagram）编程语言编程语言是一种是一种图形语言图形语言 , ,类似于类似于继继电器控制线路图电器控制线路图的的一种编程语言一种编程语言，它，它面向面向控制过程，控制过程，直观易懂直观易懂，是是PLCPLC编程语言中应用编程语言中应用最多的一种语言。最多的一种语言。 物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器常开常开常闭常闭 触触 点点线线 圈圈(1)(1)名词解释名词解释软继电器软继电器 PCPC的继电器的继电器不是不是物理物理的的电器电器，它是，它是PCPC内部的内部的寄存器位寄存器位，因，因为它具有与

2、物理继电器为它具有与物理继电器相似的功能相似的功能，常称之为，常称之为“软继电器软继电器”。 PLCPLC每一个继电器每一个继电器都对应着内部的都对应着内部的一个寄存器位一个寄存器位，该位为，该位为“1”1”态态时，相当于时，相当于继电器接通继电器接通；为为“0”0”态时态时，则相当于，则相当于继继电器断开。电器断开。常闭触点线圈常开触点说明：说明：000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM继电器继电器 控控 制制SB1线圈线圈线圈线圈常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点(2)(2)两种控制的梯形图比较两种控制的梯形图比较物理继电器物理继电

3、器继电器需硬接线连接继电器需硬接线连接触点个数有限触点个数有限PLCPLC继电器继电器继电器用程序软连接继电器用程序软连接触点个数无限触点个数无限继电器的接线改变继电器的接线改变控制功能改变控制功能改变PLCPLC的用户程序改变的用户程序改变 控制功能改变控制功能改变 (3) (3) 两种控制中继电器的区别两种控制中继电器的区别用用PLCPLC控制控制外部接线不变，改变用户程序。外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制用继电器控制要改变控制电路的实际接线。要改变控制电路的实际接线。KMQFUKR M 3 SB1SB2KMKHKM 继电器控制接线继电器控制接线 PLC PLC控制外部接线控制外部

4、接线输入设输入设备备PLCSB1SB2KRKM输出设输出设备备 欲改变控制功能：欲改变控制功能：主电路主电路 相同相同例如例如1 1可编程控制器工作过程特点及主要性能指标可编程控制器工作过程特点及主要性能指标 当当PLCPLC运行时，需要进行众多的操作运行时，需要进行众多的操作，而PLCPLC的的CPUCPU不可不可能同时能同时去执行多个操作，去执行多个操作， 每一刻每一刻只能只能执行一个操作。执行一个操作。 解决的办法：解决的办法：采用采用分时操作分时操作原理原理 扫描工作方式扫描工作方式：由于由于CPUCPU的的运算处理速度运算处理速度很快很快，所以所以从从宏观上宏观上来看来看，PLCPL

5、C外部出现外部出现的的结果似乎结果似乎是是同时完成的同时完成的，这种这种分时操作分时操作的方法称为的方法称为 1.1 1.1 循环扫描工作方式循环扫描工作方式 PLCPLC采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”工作方式，这个过程可分工作方式，这个过程可分输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描整个过程扫描并并执执行一次所需行一次所需的的时间时间称为称为扫描周期。扫描周期。 1.2 PLC1.2 PLC的工作过程分自诊断、与编程器或计算机等通信、的工作过程分自诊断、与编程器或计算机等通信、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。输入采样、程序

6、执行和输出刷新五个阶段。 0000201000000010000201000 1.2 PLC 1.2 PLC扫描工作各环节的功能扫描工作各环节的功能 PLC PLC上电后，首先检查硬件是否正常。上电后，首先检查硬件是否正常。 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。对输入的数据进行处理，对输入的数据进行处理， 将结果存入元件映象寄存器。将结果存入元件映象寄存器。 计算扫描周期。计算扫描周期。若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。母线母线 I/OI/O刷新阶段刷新阶段 外设端口服务外设端口服务读输入

7、点的状态并写入输入映像寄存器。读输入点的状态并写入输入映像寄存器。将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。访问外设端口连接的外部设备。访问外设端口连接的外部设备。4. PLC4. PLC执行用户程序的特点执行用户程序的特点 按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序 执行程序时所需数据取自于：执行程序时所需数据取自于：输入映像寄存器输入映像寄存器元件映像寄存器元件映像寄存器 输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写

8、元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变 每个扫描周期每个扫描周期I/OI/O刷新阶段刷新阶段集中集中读入读入/ /读出数据读出数据读读读读读读写写写写 执行用户程序执行用户程序 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新010010100000000 00001 01000输输入入端端子子输输入入电电路路用户输入设备用户输入设备输入映像寄存器输入映像寄存器输输出出电电路路输输出出端端子子元件映像寄存器元件映像寄存器输出锁存器输出锁存器 用户输出设备用户输出设备从输入端子到输出端子的信号传递过程

9、从输入端子到输出端子的信号传递过程(3)PC(3)PC的循环扫描工作过程（信号传递过程）的循环扫描工作过程（信号传递过程）3. PLC3. PLC控制的原理控制的原理 等效电路图等效电路图SB1SB2ST公共端公共端公共端公共端输入部分输入部分输出端子输出端子输入端子输入端子用户程序用户程序输出部分输出部分主电路主电路KMFUKH M 3 QKM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100002PLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMKM线圈通电线圈通电SB1闭合闭合0

10、0000 闭闭合合接点闭合接点闭合KMFUKH M 3 QKM通电通电KM通电通电触点闭合触点闭合电动机转电动机转触点闭合触点闭合PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMKM线圈断电线圈断电00001 断断开开接点断开接点断开KMFUKH M 3 QKM通电通电KM断电断电触点断开触点断开电动停转电动停转触点断开触点断开PLCCOM0000000000000010000200000010000000100002

11、01000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMSB2闭合闭合1.31.3扫描周期和扫描周期和I/OI/O滞后时间滞后时间 I/OI/O滞后时间又称为滞后时间又称为系统响应时间系统响应时间，是指，是指PLCPLC外部输外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的间隔。号发生变化的时刻之间的间隔。 PLCPLC在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典型值为时间称为扫描周期

12、。其典型值为1-100ms1-100ms。 1. 1. 产生产生I/OI/O滞后现象的原因滞后现象的原因（1 1） 由于由于PLCPLC采用循环扫描的工作方式。采用循环扫描的工作方式。 PLC PLC只在每个扫描周期的只在每个扫描周期的I/OI/O刷新阶段集中输入刷新阶段集中输入/ /输出，导致输输出，导致输出信号相对输入信号滞后。出信号相对输入信号滞后。（2 2） 输入滤波器对信号的延迟作用。输入滤波器对信号的延迟作用。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。有的有的PLCPLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。其输入电路滤波器的时间常数

13、可以调整。输出输出ONON延时。延时。（3 3） 输出继电器的动作延迟（继电器输出型输出继电器的动作延迟（继电器输出型PLCPLC）。）。从输出锁存器从输出锁存器ONON、到输出触点、到输出触点ONON经历一定时间经历一定时间（4 4）用户程序的长短及语句编排。）用户程序的长短及语句编排。要求有较快响应的场合要求有较快响应的场合最好不要使用继电器输出型最好不要使用继电器输出型PLCPLC。I/OI/O滞后现象，对慢速控制系统影响不大。滞后现象，对慢速控制系统影响不大。要求快速响应的场合，需要解决要求快速响应的场合，需要解决I/OI/O速度问题。速度问题。2. I/O2. I/O响应时间的估算响

14、应时间的估算以以2020点的继电器输出型点的继电器输出型CPM1ACPM1A为例。为例。设输入设输入ONON延时为延时为8 8毫秒毫秒公共处理和公共处理和I/OI/O刷新时间为刷新时间为2 2毫秒毫秒执行用户程序时间为执行用户程序时间为1414毫秒毫秒输出输出ONON延时为延时为1515毫秒毫秒输入状态经过一个扫描周期后在输出得到响应输入状态经过一个扫描周期后在输出得到响应 最小最小I/OI/O响应时间响应时间输入状态经过两个扫描周期后在输出得到响应输入状态经过两个扫描周期后在输出得到响应 最大最大I/OI/O响应时间响应时间最小最小I/OI/O响应时间的计算响应时间的计算最小最小I/O响应时

15、间响应时间 = 输入输入ON延时延时 + （公共处理公共处理 + I/O刷新时间刷新时间） + 执行程序时间执行程序时间 + 输出输出ON延时延时 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms输入输入触点触点输入输入滤波滤波输出输出锁存锁存输出输出触点触点刷新刷新执行程序执行程序其他其他 刷新刷新执行程序执行程序其他其他 扫描周期扫描周期(Ts) 扫描周期扫描周期(Ts)输入输入ON延时延时输出输出ON延时延时I/O响应时间响应时间输入输入ON延时延时最大最大I/O响应时间响应时间 = 输入输入ON延时延时+ (公共处理公共处理+ I/O刷新刷新+执行程序执行程序)2 + 输出输出ON延

16、时延时 = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。 最大最大I/OI/O响应时间的计算响应时间的计算输入输入触点触点输入输入滤波滤波输出输出锁存锁存输出输出ON延时延时输出输出触点触点I/O响应时间响应时间刷新刷新执行程序执行程序其他其他 刷新刷新执行程序执行程序其他其他扫描周期扫描周期(Ts) 扫描周期扫描周期(Ts)刷新刷新执行程序执行程序其他其他扫描周期扫描周期(Ts)程序语句安排对程序语句安排对I/OI/O响应时间的影响举例响应时间的影响举例200000000001000200002000001001PLCPLCSBKM10000000000010010100101000

17、01000COMCOMCOMCOMKM2当当SBSB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期I/OI/O刷新时刷新时 0000000000的映像寄存器的映像寄存器ONON。第一个扫描周期结束时，第一个扫描周期结束时，0100001000为为OFFOFF。0100001000只能在第二个扫描周期结束后才能只能在第二个扫描周期结束后才能ONON。000002000020000010002000001001当当SBSB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期 0000000000的映的映像寄存器像寄存器 ONON。01000 01000

18、 在第一个扫描周期结束后就能在第一个扫描周期结束后就能ON ON 。如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图：如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图：显然，程序语句的安排对显然，程序语句的安排对I/OI/O响应的影响很大响应的影响很大 。PLCPLCSBKM1000000000001001010010100001000COMCOMCOMCOMKM23 3、PLCPLC的扫描时间的扫描时间计算计算1 1 上电后初始处理上电后初始处理2 2 共同处理共同处理时间：时间：程序自检。程序自检。 Tc=2.6ms Tc=2.6ms3 3 上位链接服务上位链接服务（处理微机与处理微机与PLCPLC的通讯

19、的通讯）Tl Tl Tl = PLC Tl = PLC与微机构成网络与微机构成网络 08ms 08ms 4 4 运算处理运算处理TP : TP : 执行用户程序执行用户程序 TP= TP= 平均速度平均速度X X指令条数指令条数 Tl = PLC Tl = PLC与微机不构成网络与微机不构成网络 0ms0ms5 I/O5 I/O刷新刷新Tr = Tr = 主机与近程扩展机主机与近程扩展机： 输入输入 0.07ms/8 0.07ms/8个个输出输出 0.04ms/80.04ms/8个个远程扩展机：以通道数计算，扩展机：以通道数计算，1.3ms+nX0.2ms6 6 外设服务外设服务（装有外设时装

20、有外设时）To To=0.8ms To=0.8ms （T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms)T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms)To=0.06 To=0.06 T T（T=T=Tc+Tl+Tp+TrTc+Tl+Tp+Tr 13ms) 13ms)7 7、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/OI/O刷新时间构成了刷新时间构成了PLCPLC的扫描时间的扫描时间TsTsPLCPLC的扫描时间的扫描时间 Ts=Ts=Tc+Tl+To+Tp+TrTc+Tl+To+Tp+Tr有关结论有关结论 1 1、PLCPLC的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有关，

21、的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有关，用用户程序越短、系统构成越简单，扫描周期越短。户程序越短、系统构成越简单，扫描周期越短。 2 2、PLCPLC的扫描周期一般在的扫描周期一般在10ms10ms级，级，这样普通输入点的信号这样普通输入点的信号频率应不大于频率应不大于50HZ50HZ（在使用时一般在（在使用时一般在10HZ10HZ以下）。以下）。例例 1 1 某某C200HC200H型型PLCPLC系统，由系统，由主机和远程扩展机主机和远程扩展机构成。主机上装有构成。主机上装有3 3个个1616点输入点输入模块，模块，2 2个个1212点输出点输出模块。模块。远程扩展机远程扩展机上装有上装有3 3个个1616点输入模块，一个点输入模块，一个1212点输出点输出模块。程序有模块。程序