关于 PLC 扫描时间 ，你不知道的事
引言
在自动化控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）扮演着至关重要的角色。PLC 通过连续的扫描过程来监控输入设备、执行用户程序中的逻辑运算并控制输出设备。PLC 的扫描时间直接影响系统的实时性、控制精度和稳定性。因此，理解 PLC 扫描时间及其影响对于优化控制系统的性能至关重要。
1 什么是 PLC 扫描时间？
在每个控制系统中，执行操作都会花费一定的时间。同样，PLC（可编程逻辑控制器）在执行任务时也需要时间。简单来说，PLC 主要由三个部分组成：输入模块、输出模块和处理器（CPU）。
输入模块：读取开关、传感器等设备的状态，并将数据传递给处理器。
处理器：根据用户编写的程序执行逻辑运算。
输出模块：根据处理器的指令控制外部设备，如控制阀、马达等。
PLC 的工作过程包括读取输入、执行逻辑、写入输出。这些步骤需要一定的时间，这段时间称为 PLC 扫描时间。
2 PLC 扫描时间的定义
PLC 扫描时间是指 PLC 从读取输入数据，执行用户程序中的逻辑运算，到输出控制信号所需的总时间。这些步骤在循环中不断进行，因此扫描时间是一个循环时间，可能从几毫秒（ms）到几百毫秒甚至更长。
3 为什么扫描时间很重要？
扫描时间是衡量 PLC 性能和响应速度的一个重要指标。以下是扫描时间的重要性：
实时性：对于一些实时性要求高的应用，如高速计数器、快速响应的传感器等，扫描时间必须足够短，以便及时处理输入信号。
精确控制：较短的扫描时间可以提高系统的控制精度，减少控制过程中的延迟。
系统稳定性：长扫描时间可能导致系统响应滞后，影响控制系统的稳定性和可靠性。
4 案例分析
假设我们有一个 PLC，其扫描时间为 5ms，并且我们需要监控一个每 1ms 产生一个脉冲的编码器。如果 PLC 每次扫描需要 5ms，那么在一个扫描周期内，它只能读取到一个脉冲，其他脉冲将被忽略。这可能导致计数不准确，影响系统的精度。
5 利用扫描时间的特性，我们可以做什么？
5.1 计时功能
我们可以计算每次程序的扫面时间，利用它来实现计时功能。通过对每次扫描周期的累加，实现精度不是很高的计时功能。在有些定时器受限的 PLC 中可以使用这种方式来拓展定时器的数量。
5.2 案例：过程计时
我们需要记录一个工艺过程的持续时间。可以在每次扫描时检查某个输入状态（如启动按钮），如果该状态为真，则计时器增加一个扫描周期的时间。这样我们可以通过计数器的值计算出过程的持续时间。
以下是一个示例代码：
- (* 基于ST语言Structured Text*)
- VAR
- RunTime : LTIME;
- LastRunTimeUpdate : LTIME;
- IsProcessRunning : BOOL;
- END_VAR
- // 检查过程条件是否正在运行
- IF IsProcessRunning THEN
- // 通过当前时间+上次更新时间之间的差更新运行时间
- RunTime := RunTime + (LTIME() - LastRunTimeUpdate);
- END_IF
- // 将LastRunTimeUpdate更新为下一周期的当前时间
- LastRunTimeUpdate := LTIME();
在这个示例中：
RunTime 用于记录工艺过程的持续时间。
LastRunTimeUpdate 用于存储上一次扫描的时间。
IsProcessRunning 是一个布尔输入，表示工艺过程是否正在运行。
每次扫描时：
如果工艺过程正在运行，RunTime 将增加当前时间和上一次更新时间之间的差值（即本次扫描周期的时间）。
更新 LastRunTimeUpdate 为当前时间，以便在下一次扫描时计算时间差。
5.3 拓展思考
在实际应用中，除了计时功能，我们还可以利用 PLC 的快速扫描时间实现更多高级功能。例如：
多任务处理：通过在不同扫描周期内执行不同的任务，可以实现简单的多任务处理，提高系统的灵活性。
异步事件处理：对于一些异步事件（如外部中断信号），可以利用快速扫描时间及时响应，确保系统的实时性和可靠性。
这些高级功能的实现都依赖于对 PLC 扫描时间的深入理解和有效利用。
总结
PLC 扫描时间是影响控制系统性能的重要因素。理解和优化扫描时间可以提高系统的实时性、精确控制和稳定性。通过案例分析和代码示例，我们可以看到如何利用扫描时间实现计时功能，经过深入的理解，我们可以继续思考拓展扫描时间的妙用。
2024年08月
