هنگامی که یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) راه اندازی می شود، فرآیند کار آن به طور کلی به سه مرحله تقسیم می شود: نمونه گیری ورودی، اجرای برنامه کاربر، و تازه سازی خروجی. تکمیل این سه مرحله یک چرخه اسکن واحد را تشکیل می دهد. در طول کل دوره عملیاتی، CPU PLC بارها و بارها این سه مرحله را با سرعت اسکن مشخص اجرا می کند.
نمونه گیری ورودی
در طول مرحله نمونهگیری ورودی، PLC به صورت متوالی وضعیت و دادههای همه ورودیها را به روش اسکن میخواند و آنها را در سلولهای مربوطه در ناحیه تصویر I/O ذخیره میکند. پس از تکمیل نمونهگیری ورودی، فرآیند به اجرای برنامه کاربر و مراحل تازهسازی خروجی منتقل میشود. در طی این دو مرحله اخیر، حتی اگر وضعیت واقعی ورودی یا داده ها تغییر کند، وضعیت و داده های ذخیره شده در سلول های مربوطه در ناحیه تصویر I/O بدون تغییر باقی می مانند. بنابراین، اگر ورودی از یک سیگنال پالس تشکیل شده باشد، مدت زمان آن پالس باید از یک سیکل کامل اسکن تجاوز کند تا اطمینان حاصل شود که ورودی به طور قابل اعتماد شناسایی شده و تحت هر شرایطی خوانده می شود.
اجرای برنامه کاربر
در طول مرحله اجرای برنامه کاربر، PLC به طور مداوم برنامه کاربر (معمولاً به صورت نمودار نردبانی نشان داده می شود) را به ترتیب-بالا به{1}}پایین اسکن می کند. هنگام اسکن هر پله منفرد از نمودار نردبان، PLC ابتدا مدار کنترل-شامل کنتاکت های مختلف-در سمت چپ پله را ارزیابی می کند. عملیات منطقی را روی این مدار در یک دنباله خاص انجام می دهد: از چپ-به-راست، و سپس از بالا-به-پایین. بر اساس نتایج این عملیات منطقی، PLC سپس وضعیت بیت مربوطه را برای یک سیم پیچ منطقی در منطقه ذخیره سازی RAM سیستم به روز می کند. یا وضعیت بیت مربوطه را برای یک سیم پیچ خروجی در ناحیه تصویر I/O به روز می کند. یا تعیین می کند که آیا یک دستورالعمل تابع خاص مشخص شده توسط آن مرحله خاص اجرا شود یا خیر.
به عبارت دیگر، در طول فرآیند اجرای برنامه کاربر، تنها وضعیت و داده های نقاط *ورودی* در ناحیه تصویر I/O ثابت می ماند. وضعیت و دادههای سایر نقاط *خروجی* و «دستگاههای نرم» داخلی (مانند رلههای داخلی یا ثبتکنندههای داده)-چه در ناحیه تصویر ورودی/خروجی یا RAM سیستم{1}}در معرض تغییر هستند. علاوه بر این، نتایج اجرای یک پله نردبانی که در ترتیب برنامه بالاتر قرار می گیرد، بلافاصله بر روی پله های بعدی که در پایین تر قرار دارند و از آن کویل ها یا داده های خاص استفاده می کنند، تأثیر می گذارد. برعکس، وضعیت یا دادههای بهروز شده یک سیمپیچ منطقی در یک-پله با موقعیت پایینتر، تا شروع چرخه اسکن *بعدی* بر روی-هیچ پلههایی که در بالاترین نقطه برنامه قرار دارند تأثیر نمیگذارد یا تأثیری- نخواهد داشت.
در طول فرآیند اجرای برنامه، استفاده از دستورالعملهای "I/O فوری" امکان دسترسی مستقیم به نقاط ورودی/خروجی خاص را فراهم میکند و بافر کردن بافر ناحیه تصویر I/O استاندارد را دور میزند. حتی زمانی که از دستورالعملهای ورودی/خروجی استفاده میشود، مقادیر درون ثبتهای تصویر فرآیند ورودی بهروزرسانی نمیشوند. در عوض، برنامه مقادیر را مستقیماً از ماژول های I/O می خواند. برعکس، ثبتهای تصویر فرآیند خروجی بلافاصله بهروزرسانی میشوند{2}}رفتاری که این فرآیند را از "ورودی فوری" متمایز میکند.
بازخوانی خروجی
پس از اتمام اسکن برنامه کاربر، کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) وارد فاز تازه سازی خروجی می شود. در طول این مرحله، CPU تمام مدارهای ضامن خروجی را مطابق با وضعیت های مربوطه و داده های ذخیره شده در ناحیه تصویر I/O به روز می کند. این مدارها سپس دستگاه های جانبی مربوطه را از طریق مدار خروجی هدایت می کنند. در این لحظه است که خروجی واقعی PLC مشخص می شود.
خلاصه
بر اساس شرح فرآیندهای فوق، ویژگی های کلیدی گردش کار عملیاتی PLC را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
① PLC از یک حالت کار استفاده می کند که با نمونه گیری ورودی متمرکز و تازه سازی خروجی متمرکز مشخص می شود. این رویکرد برای کاهش تأثیر تداخل خارجی عمل می کند.
② گردش کار عملیاتی PLC یک فرآیند اسکن چرخه ای است. مدت زمان این چرخه اسکن به عوامل مختلفی مانند سرعت اجرای دستورالعمل و طول برنامه کاربر بستگی دارد.
③ پدیده تاخیر زمانی در رابطه با تاثیر ورودی ها بر خروجی ها وجود دارد. از آنجایی که PLC از حالت نمونه برداری و خروجی متمرکز استفاده می کند، هرگونه تغییر در حالت های ورودی که پس از اتمام مرحله نمونه برداری رخ دهد، تا زمانی که چرخه نمونه برداری بعدی آغاز نشود، شناسایی نخواهد شد. در نتیجه، مدت این تاخیر در درجه اول با طول چرخه کلی اسکن تعیین می شود. علاوه بر این، سایر عوامل موثر در این تاخیر شامل زمان فیلتر ورودی و تاخیر پاسخ ذاتی مدار خروجی است.
④ محتویات رجیسترهای تصویر خروجی توسط نتایج تولید شده در حین اجرای اسکن برنامه کاربر تعیین می شود.
⑤ محتویات چفت های خروجی توسط داده های موجود در رجیسترهای تصویر خروجی در مرحله تازه سازی خروجی قبلی تعیین می شود.
⑥ وضعیت خروجی فعلی و واقعی PLC توسط محتویات چفت های خروجی تعیین می شود.