Sau khi Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) được đưa vào hoạt động, quy trình làm việc của nó thường được chia thành ba giai đoạn: lấy mẫu đầu vào, thực hiện chương trình người dùng và làm mới đầu ra. Việc hoàn thành ba giai đoạn này tạo thành một chu kỳ quét duy nhất. Trong toàn bộ thời gian hoạt động, CPU của PLC liên tục thực hiện ba giai đoạn này ở tốc độ quét cụ thể.
Lấy mẫu đầu vào
Trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào, PLC đọc tuần tự trạng thái và dữ liệu của tất cả đầu vào theo cách quét, lưu trữ chúng trong các ô tương ứng trong vùng hình ảnh I/O. Sau khi lấy mẫu đầu vào hoàn tất, quy trình sẽ chuyển sang giai đoạn thực thi chương trình người dùng và làm mới đầu ra. Trong hai giai đoạn sau này, ngay cả khi trạng thái đầu vào thực tế hoặc dữ liệu thay đổi, trạng thái và dữ liệu được lưu trữ trong các ô tương ứng trong vùng hình ảnh I/O vẫn không thay đổi. Do đó, nếu đầu vào bao gồm tín hiệu xung thì thời lượng của xung đó phải vượt quá một chu kỳ quét toàn bộ để đảm bảo rằng đầu vào được phát hiện và đọc một cách đáng tin cậy trong mọi trường hợp.
Thực thi chương trình người dùng
Trong giai đoạn thực thi chương trình người dùng, PLC sẽ quét chương trình người dùng một cách nhất quán (thường được biểu thị dưới dạng sơ đồ bậc thang) theo thứ tự tuần tự, từ trên xuống{1}. Khi quét từng bậc riêng lẻ của sơ đồ bậc thang, trước tiên PLC sẽ đánh giá mạch điều khiển-bao gồm nhiều điểm tiếp xúc khác nhau-nằm ở phía bên trái của bậc thang. Nó thực hiện các thao tác logic trên mạch này theo một trình tự cụ thể: từ trái-sang-phải, tiếp theo là từ trên xuống-đến-dưới cùng. Dựa trên kết quả của các hoạt động logic này, PLC sau đó cập nhật trạng thái của bit tương ứng cho cuộn dây logic trong vùng lưu trữ RAM của hệ thống; hoặc cập nhật trạng thái của bit tương ứng cho cuộn dây đầu ra trong vùng hình ảnh I/O; hoặc xác định xem có thực hiện một lệnh chức năng đặc biệt được chỉ định bởi bậc cụ thể đó hay không.
Nói cách khác, trong quá trình thực thi chương trình người dùng, chỉ trạng thái và dữ liệu của các điểm *đầu vào* trong vùng hình ảnh I/O là vẫn tĩnh; trạng thái và dữ liệu của tất cả các điểm *đầu ra* khác và "thiết bị mềm" bên trong (chẳng hạn như rơ-le bên trong hoặc thanh ghi dữ liệu)-dù nằm trong vùng hình ảnh I/O hay RAM hệ thống-có thể thay đổi. Hơn nữa, kết quả thực hiện của bậc thang được đặt ở vị trí cao hơn trong trình tự chương trình sẽ ngay lập tức ảnh hưởng đến bất kỳ bậc thang tiếp theo nào được đặt ở vị trí thấp hơn sử dụng các cuộn dây hoặc dữ liệu cụ thể đó. Ngược lại, trạng thái hoặc dữ liệu được cập nhật của cuộn logic trong bậc-được định vị thấp hơn sẽ không có hiệu lực đối với-hoặc ảnh hưởng-bất kỳ bậc nào được đặt ở vị trí cao hơn trong chương trình cho đến khi bắt đầu chu trình quét *tiếp theo*.
Trong quá trình thực hiện chương trình, việc sử dụng các lệnh "I/O ngay lập tức" cho phép truy cập trực tiếp vào các điểm I/O cụ thể, bỏ qua việc đệm vùng hình ảnh I/O tiêu chuẩn. Ngay cả khi sử dụng các lệnh I/O, các giá trị trong thanh ghi hình ảnh quá trình đầu vào vẫn không được cập nhật; thay vào đó, chương trình đọc các giá trị trực tiếp từ các mô-đun I/O. Ngược lại, các thanh ghi hình ảnh của quá trình đầu ra được cập nhật ngay lập tức-một hành vi giúp phân biệt quá trình này với "đầu vào ngay lập tức".
Làm mới đầu ra
Sau khi hoàn thành quá trình quét chương trình người dùng, Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) sẽ chuyển sang giai đoạn làm mới đầu ra. Trong giai đoạn này, CPU cập nhật tất cả các mạch chốt đầu ra theo các trạng thái và dữ liệu tương ứng được lưu trữ trong vùng hình ảnh I/O; các mạch này sau đó điều khiển các thiết bị ngoại vi có liên quan thông qua mạch đầu ra. Tại thời điểm này, đầu ra thực tế của PLC được hiện thực hóa.
Bản tóm tắt
Dựa trên mô tả các quy trình nói trên, các đặc điểm chính của quy trình vận hành của PLC có thể được tóm tắt như sau:
① PLC sử dụng chế độ làm việc được đặc trưng bởi lấy mẫu đầu vào tập trung và làm mới đầu ra tập trung; Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu tác động của sự can thiệp từ bên ngoài.
② Quy trình vận hành của PLC là quy trình quét theo chu kỳ. Khoảng thời gian của chu kỳ quét này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như tốc độ thực hiện lệnh và độ dài của chương trình người dùng.
③ Tồn tại hiện tượng trễ thời gian liên quan đến ảnh hưởng của đầu vào đến đầu ra. Do PLC sử dụng chế độ lấy mẫu và đầu ra tập trung nên mọi thay đổi về trạng thái đầu vào xảy ra sau khi giai đoạn lấy mẫu kết thúc sẽ không được nhận dạng cho đến khi chu kỳ lấy mẫu tiếp theo bắt đầu; do đó, khoảng thời gian của độ trễ này chủ yếu được xác định bởi độ dài của chu kỳ quét tổng thể. Hơn nữa, các yếu tố khác góp phần vào độ trễ này bao gồm thời gian lọc đầu vào và độ trễ phản hồi vốn có của mạch đầu ra.
④ Nội dung của thanh ghi hình ảnh đầu ra được xác định bởi kết quả được tạo ra trong quá trình thực hiện quét chương trình người dùng.
⑤ Nội dung của các chốt đầu ra được xác định bởi dữ liệu nằm trong các thanh ghi hình ảnh đầu ra trong giai đoạn làm mới đầu ra trước đó.
⑥ Trạng thái đầu ra hiện tại, thực tế của PLC được xác định bởi nội dung của các chốt đầu ra.