بمجرد تشغيل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، تنقسم عملية عملها عمومًا إلى ثلاث مراحل: أخذ عينات المدخلات، وتنفيذ برنامج المستخدم، وتحديث المخرجات. يشكل إكمال هذه المراحل الثلاث دورة مسح واحدة. طوال فترة التشغيل بأكملها، تقوم وحدة المعالجة المركزية الخاصة بـ PLC بتنفيذ هذه المراحل الثلاث بشكل متكرر وبسرعة مسح محددة.
أخذ عينات المدخلات
أثناء مرحلة أخذ عينات المدخلات، يقرأ PLC بشكل تسلسلي حالة وبيانات جميع المدخلات بطريقة المسح، ويخزنها في الخلايا المقابلة داخل منطقة صورة الإدخال / الإخراج. بمجرد اكتمال أخذ عينات الإدخال، تنتقل العملية إلى مراحل تنفيذ برنامج المستخدم وتحديث الإخراج. خلال هاتين المرحلتين الأخيرتين، حتى لو تغيرت حالة الإدخال أو البيانات الفعلية، تظل الحالة والبيانات المخزنة في الخلايا المقابلة داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج دون تغيير. لذلك، إذا كان الإدخال يتكون من إشارة نبضية، فيجب أن تتجاوز مدة تلك النبضة دورة مسح كاملة لضمان اكتشاف الإدخال وقراءته بشكل موثوق في جميع الظروف.
تنفيذ برنامج المستخدم
أثناء مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم، يقوم PLC بمسح برنامج المستخدم باستمرار (يتم تمثيله عادةً كمخطط سلم) بترتيب تسلسلي، من الأعلى-إلى-الأسفل. عند مسح كل درجة فردية من مخطط السلم، يقوم PLC أولاً بتقييم دائرة التحكم -التي تشتمل على جهات الاتصال المختلفة-الموجودة على الجانب الأيسر من الدرجة. فهو ينفذ عمليات منطقية على هذه الدائرة في تسلسل محدد: من اليسار-إلى-اليمين، متبوعًا بالأعلى-إلى-الأسفل. بناءً على نتائج هذه العمليات المنطقية، يقوم PLC بعد ذلك بتحديث حالة البتة المقابلة للملف المنطقي داخل منطقة تخزين ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للنظام؛ أو تحديث حالة البت المقابل لملف الإخراج داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج؛ أو يحدد ما إذا كان سيتم تنفيذ تعليمات وظيفية خاصة محددة بواسطة تلك الدرجة المحددة.
بمعنى آخر، أثناء عملية تنفيذ برنامج المستخدم، تظل حالة وبيانات نقاط *الإدخال* داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج ثابتة فقط؛ حالة وبيانات جميع نقاط *الإخراج* الأخرى و"الأجهزة الإلكترونية" الداخلية (مثل المرحلات الداخلية أو مسجلات البيانات)-سواء كانت موجودة في منطقة صورة الإدخال/الإخراج أو ذاكرة الوصول العشوائي للنظام-عرضة للتغيير. علاوة على ذلك، فإن نتائج تنفيذ درجة السلم الموضوعة أعلى في تسلسل البرنامج ستؤثر فورًا على أي درجات لاحقة موضوعة في الأسفل والتي تستخدم تلك الملفات أو البيانات المحددة. على العكس من ذلك، فإن الحالة أو البيانات المحدثة للملف المنطقي ضمن درجة موضعية أقل- لن تصبح سارية المفعول على-أو تؤثر على-أي درجات موضوعة أعلى في البرنامج حتى بدء دورة المسح *التالية*.
أثناء عملية تنفيذ البرنامج، يسمح استخدام تعليمات "الإدخال/الإخراج الفوري" بالوصول المباشر إلى نقاط إدخال/إخراج محددة، متجاوزًا التخزين المؤقت لمنطقة صورة الإدخال/الإخراج القياسي. حتى عند استخدام تعليمات الإدخال/الإخراج، لا يتم تحديث القيم الموجودة في سجلات صور عملية الإدخال؛ بدلا من ذلك، يقرأ البرنامج القيم مباشرة من وحدات الإدخال / الإخراج. وعلى العكس من ذلك، يتم تحديث سجلات صور عملية الإخراج على الفور-وهو السلوك الذي يميز هذه العملية عن "الإدخال الفوري".
تحديث الإخراج
عند الانتهاء من فحص برنامج المستخدم، تدخل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) في مرحلة تحديث الإخراج. خلال هذه المرحلة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بتحديث جميع دوائر مزلاج الإخراج وفقًا للحالات المقابلة والبيانات المخزنة داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج؛ تقوم هذه الدوائر بعد ذلك بتشغيل الأجهزة الطرفية ذات الصلة عبر دوائر الإخراج. في هذه اللحظة يتم تحقيق الإخراج الفعلي لـ PLC.
ملخص
بناءً على وصف العمليات المذكورة أعلاه، يمكن تلخيص الخصائص الرئيسية لسير العمل التشغيلي للـ PLC على النحو التالي:
① يستخدم PLC وضع العمل الذي يتميز بأخذ عينات المدخلات المركزية والتحديث المركزي للمخرجات؛ ويعمل هذا النهج على التخفيف من تأثير التدخل الخارجي.
② إن سير العمل التشغيلي لـ PLC عبارة عن عملية مسح دورية. تعتمد مدة دورة المسح هذه على عوامل مختلفة، مثل سرعة تنفيذ التعليمات وطول برنامج المستخدم.
③ توجد ظاهرة التأخر الزمني فيما يتعلق بتأثير المدخلات على المخرجات. نظرًا لأن PLC يستخدم وضع أخذ العينات والإخراج المركزي، فإن أي تغييرات في حالات الإدخال التي تحدث بعد انتهاء مرحلة أخذ العينات لن يتم التعرف عليها حتى تبدأ دورة أخذ العينات اللاحقة؛ وبالتالي، يتم تحديد مدة هذا الفارق في المقام الأول من خلال طول دورة الفحص الشاملة. علاوة على ذلك، هناك عوامل أخرى تساهم في هذا التأخر تشمل وقت تصفية الإدخال وتأخر الاستجابة المتأصل لدوائر الإخراج.
④ يتم تحديد محتويات سجلات الصور الناتجة من خلال النتائج التي تم إنشاؤها أثناء تنفيذ فحص برنامج المستخدم.
⑤ يتم تحديد محتويات مزالج الإخراج من خلال البيانات الموجودة في سجلات صورة الإخراج أثناء مرحلة تحديث الإخراج السابقة.
⑥ يتم تحديد حالة الإخراج الحالية الفعلية لـ PLC من خلال محتويات مزالج الإخراج.