输入输出模块

I/O模块

I/O接口是PLC 与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。

图1-2 PLC的扫描过程

PLC有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP工作状态。

除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC不还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段，如图1-2所示。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。

（二）扫描周期

在工作状态下，执行一次图2所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1、输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区

内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

3、输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

表2-1FX2N系列PLC的输入/输出继电器元件号

用方法，各种型号PLC的基本逻辑指令都大同小异，现在我们针对FX2N系列，逐条介绍其指令的功能和使用方法。

1、输入、输出指令（LD、LDI、OUT）

LD（Load）：电路开始的常开触点对应的指令，可以用于X、Y、M、T、C 和S。

LDI（Load Inverse）：电路开始时的常闭触点对应的指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。

OUT(Out)：驱动线圈的输出指令，可以用于Y、M、T、C和S。

LD和LDI指令对应的触点一般都与左母线相连，在使用ANB、ORB指令时，用来定义与其他电路串并联的电路的起始触点。

OUT指令不能用于输入继电器X，线圈和输出类指令应放在梯形图的最右边，OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈的并联。

2、触点的串联（AND/ANI）、并联(OR/ORI)指令

AND(And)：常开触点串联连接指令。

ANI（And Inverse）：常闭触点串联连接指令。

OR（Or）：常开触点并联连接指令。

ORI（Or Inverse）：常闭触点并联连接指令。

串、并联指令可以用于X、Y、M、T、C和S。

单个触点与左边的电路串联时，使用AND或ANI指令，串联触点的个数没有限制。OR或ORI用于单个触点与前面电路的并联，并联触点的左端接到该指令所在的电路块的起始点（LD点）上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。OR和ORI指令总是将单个触点并联到它前面已经连接好的电路的前端。

3、检测上升沿和下降沿的触点指令

LDP、ANDP和ORP是用来检测上升沿的触点指令，触点的中间有一个向上

的箭头，对应的触点仅在制定位元件波形的上升沿（由OFF变为ON）时接通一个扫描周期。LDF、ANDF和ORF是用来检测下降沿的触点指令，触点的中间有一个向下的箭头，对应的触点仅在制定位元件波形的下降沿（由ON变为OFF）时接通一个扫描周期。

上述指令可以用于X、Y、M、T、C和S。边沿检测触点可以与普通触点混合使用。

4、电路块串联（ANB）、并联(ORB)指令

ORB（Or Block）：多触点电路块的并联连接指令。

ANB（And Block）：多触点电路块的串联连接指令。

含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB 指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可以将所有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这时ORB指令最多使用7次。

将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDI指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个电路块之后使用一个ANB指令，用这种方法编程时串联电路块个数没有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。

5、栈存储器与多重输出指令

MPS（Push）、MRD（Read）和MPP（Pop）指令分别是进栈、读栈和出栈指令，它们用于多重输出电路。

MPS指令用于储存电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。

MRD指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上下移动。

MPP指令弹出存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果。使用MPP 指令时堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从堆栈内消失。

6、置位复位指令

SET：置位指令，使操作保持ON的指令。

RST：复位指令，使操作保持OFF的指令。

SET指令用于Y、M和S，RST指令可以用于复位Y、M、S、T、C，或将字元件D、V和Z清零。

7、程序结束指令（END）

在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存储器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外，在调试程序时，可以将END 指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。