1.2 PLC的工作原理
1.2.1 PLC的电路拓扑结构
可编程控制系统的等效电路可分为输入部分、内部控制电路和输出部分。如图1-2所示。
图1-2 PLC的等效电路
（1）输入部分 由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。
外部输入信号经PLC输入接线端驱动输入继电器。一个输入端对应一个等效电路中的输入继电器，它可提供任意个动合和动断接点供PLC内部控制电路编程用。
电源可用PLC电源部件提供的直流100V、48V、24V电压，也可由独立的交流电源220V和100V供电。
（2）内部控制电路 由用户程序形成的，即用软件代替硬件电路。其作用是按程序规定的逻辑关系，对输入和输出信号的状态进行运算、处理和判断，然后得到相应的输出。
用户程序通常根据梯形图进行编制，梯形图类似于继电控制电气原理图，只是图中元件符号与继电器回路的元件符号不相同。图1-3给出了几个元件的对应图形符号。
图1-3 PLC元件图形符号
继电器控制线路中，继电器的接点可以是瞬时或延时动作；而PLC电路中的接点是瞬时动作的，延时由定时器实现。定时器的接点是延时动作，且延时时间远远大于继电器延时的时间范围，延时时间由编程设定。
（3）输出部分 由与内部控制电路隔离的输出继电器的外部动合触点、输出接线端子和外部电路组成，用来驱动外部负载。
PLC内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了有为内部控制电路提供编程使用的动合、动断触点外，还为输出电路提供一个动合触点与输出接线端相连。
外部电源提供驱动外部负载的电源。PLC输出端子上有接输出电源用的公共端（COM）。
1.2.2 PLC的特殊工作方式
微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，若有键按下或有I/O变化，则转入相应的子程序，若无则继续扫描等待。
PLC则采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此不断循环，每一循环称为一个扫描周期。如图1-4所示。
图1-4 PLC工作方式示意图
扫描周期的长短主要取决因素有三个：一是CPU执行指令的速度；二是执行每条指令占用的时间；三是程序中指令条数的多少。PLC的一个扫描过程包含五个阶段。
（1）内部处理 检查CPU等内部硬件是否正常，对监视定时器复位，其他内部处理。
（2）通信服务 与其他智能装置（编程器、计算机）通信。如响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。
（3）输入采样 以扫描方式按顺序采样输入端的状态，并存入输入映象寄存器中（输入寄存器被刷新）。
（4）程序执行 PLC梯形图程序扫描原则：按照“先左后右、先上后下”的顺序逐句扫描，并将结果存入相应的寄存器。
（5）输出刷新 输出状态寄存器（Y）中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。
PLC采用循环扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，在学习和使用PLC，特别是阅读和编写PLC程序时应加强注意。