速学！三菱扫描周期分析的门道与技巧

导读

在现场程序运行过程中，若出现异常现象，学会分析扫描周期至关重要。

在日常编程里，我们或许会遭遇以下相似状况：例如，当为某个 Y 点设定的输出条件已导通，Y 点却并未输出；又或者给一个寄存器赋值后，该寄存器初始保存的数据并非我们赋予的值；此外，还可能出现各类稀奇古怪的现象。

而这些异常，很大程度上是由程序扫描周期所导致的，具体情形如图 1 所示



PLC工作过程

遇到上述情况，我们首先得掌握 PLC 的工作过程以及程序执行扫描原理，才能深入分析这些问题。

PLC 的工作过程主要分为五个部分，分别是内部处理、通信服务、输入处理、程序处理和输出处理，详细情况如图所示



内部处理

这一环节主要涵盖系统初始化、软元件复位、自诊断以及执行内部工作任务。通过全面细致的自我检查，排查是否存在错误，以此保障系统能够可靠稳定地运行。

例如，在系统启动时，对各类寄存器、计数器等软元件进行复位操作，确保其初始状态正确，为后续程序执行奠定基础。

通信服务

该阶段主要负责与外部设备进行通信连接。比如，与电脑软件建立通信，实现监控画面的实时更新，让操作人员能够及时了解 PLC 的运行状态；又如，PLC 与触摸屏之间的通信，使得触摸屏上的显示内容得以持续刷新，为用户提供直观便捷的交互界面。

以工厂自动化生产线为例，工程师可通过电脑软件远程监控 PLC 控制的设备运行参数，而现场操作人员则能通过触摸屏随时查看设备状态并进行操作。

输入处理

在这一步骤中，PLC 会依照顺序读入所有输入端口的状态与数据，并将这些信息存储至 I/O 映象区的映像寄存器中。

简单来说，就如同将 PLC 外部按钮、开关等设备的实时状态，全部精准无误地读取到 PLC 内部。

举例来讲，若外部有一个控制电机启停的按钮，当按钮按下或松开时，其状态变化会被 PLC 迅速读入并存储，为后续程序处理提供依据，紧接着便进入下一个工作环节 —— 程序处理。

程序处理

程序处理的执行顺序遵循 “由上而下、从左到右” 这一关键原则。不同品牌和型号的 PLC，其扫描周期有所差异，像三菱 FX3U PLC，一个扫描周期通常为 10ms 。

在扫描过程中，PLC 会严格按照既定顺序对程序进行逐行、逐步扫描。

例如，当程序中存在一系列逻辑运算和控制指令时，PLC 会从程序的起始位置开始，先扫描第一行左边的指令，完成运算和处理后

再依次向右扫描该行的其他指令，随后进入下一行，如此循环往复，直至扫描完整个程序。完成一次完整的程序扫描，即视为一个扫描周期。

输出处理

PLC 会依据 I/O 映象区中对应的状态，集中对所有输出锁存电路进行刷新操作。

随后，将这些处理后的信号传送到各个相应的输出端子，进而通过外部电路驱动实际负载工作。

需要特别注意的是，除了常规的输出处理方式，一些具备中断功能的输出，一旦触发中断条件，会立即进行输出，无需等待整个程序扫描完成。

例如，在紧急制动系统中，当检测到异常情况触发中断信号时，PLC 会即刻输出制动控制信号，保障设备和人员安全。

接下来，重点深入讲解程序的输入处理、程序扫描和输出处理：当外部按钮按下，开关量信号会接入 PLC 的输入模块。

以三菱 FX3U PLC 为例，输入模块将信号传递至 PLC 内部的输入映像区，这一过程大约需要 10ms。

完成输入处理后，便进入程序扫描阶段。程序扫描所需时间与程序长度密切相关，程序越长，扫描周期也就越长，不过常见程序的扫描周期一般在 10ms 以内。

扫描过程严格遵循从上往下、从左往右的顺序进行。程序扫描结束后，各个输出状态会被传输至输出映像区，以此控制负载执行相应动作。

PLC 便是如此周而复始地不断执行这几个关键过程，具体流程如图所示：



程序扫描分析
接下来，通过一个简单案例深入了解程序扫描过程，具体案例图示如下：



程序扫描分析
下面通过一个简单案例来分析程序扫描过程。
假设在某一时刻，按钮 X0 被按下。此时，输入映像区并不会马上接收到 X0 的信号。紧接着进入程序扫描阶段，本次程序扫描包含以下 4 个步骤：

• 
  扫描 M0 常开触点，由于尚未有使 M0 导通的条件，此时该触点处于断开状态。
• 
  扫描 Y0 线圈，因为前面 M0 常开触点断开，条件不满足，所以 Y0 线圈没有输出。
• 
  扫描 X0 常开触点，鉴于输入存在延时，此刻 X0 触点还未导通。
• 
  扫描 M0 线圈，由于没有触发导通的因素，此时 M0 线圈处于断开状态。经过这一轮扫描，输出映像区 Y0 没有输出，与之相连的指示灯自然不亮。
  

假设 PLC 的扫描周期为 10ms，在按钮按下 10ms 延时后，输入映像区成功接收到 X0 的信号，随即开启新一轮程序扫描，此轮扫描同样分为 4 步：

• 
  扫描 M0 常开触点，状态依旧为断开。
• 
  扫描 Y0 线圈，因 M0 常开触点断开，Y0 线圈无输出。
• 
  扫描 X0 常开触点，此时输入映像区已有信号，X0 触点导通。
• 
  扫描 M0 线圈，基于当前条件，M0 线圈导通。不过，最后将 Y0 输出更新到映像区时，Y0 依然没有输出，指示灯还是不亮。
  

当 PLC 进入下一个扫描周期

• 
  输入映像区持续接收到 X0 的信号。
• 
  执行程序扫描，先扫描 M0 常开触点，由于上一个扫描周期 M0 线圈导通，所以此时 M0 常开触点处于导通状态。
• 
  扫描 Y0 线圈，因为 M0 常开触点导通，Y0 线圈有了输出。
• 
  扫描 X0 常开触点，输入映像区信号持续存在，X0 触点保持导通。
• 
  扫描 M0 线圈，M0 线圈依旧导通。最后将 Y0 输出更新到映像区，此时 Y0 有输出，指示灯成功点亮。
  

由此可见，从按钮按下到指示灯点亮，需经过 1 个 10ms 的延时，再加上 2 个扫描周期。假设 PLC 的扫描周期约为 10ms，那么在按钮按下 30ms 后，指示灯 Y0 才会点亮。

当按钮松开时，其扫描周期同样值得分析。通过上述内容，我们已对扫描周期有了初步认识。