可编程逻辑控制器（PLC）的工作原理可以概括为循环扫描、分阶段处理的过程，主要分为三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。以下是详细说明：

1. 输入采样阶段

• 读取物理输入信号：PLC通过输入模块（如数字量/模拟量输入）实时采集外部设备（如传感器、按钮、开关）的状态，并将这些信号转换为数字量。
• 存储到输入映像区：所有输入信号的状态会被统一存储到PLC内存的输入映像寄存器中。在此阶段，即使外部输入信号发生变化，也不会影响当前扫描周期内的处理，确保程序执行的稳定性。

2. 程序执行阶段

• 顺序执行用户程序：PLC按照用户编写的控制程序（如梯形图、指令表）逐条执行逻辑运算。程序可能包含逻辑判断（AND/OR）、定时器、计数器、数学运算等指令。
• 基于输入映像区处理数据：程序逻辑的运算结果会实时更新到输出映像寄存器中，但此时不会直接控制外部设备。

3. 输出刷新阶段

• 输出信号驱动执行机构：PLC将输出映像寄存器的状态通过输出模块（如继电器、晶体管输出）转换为物理信号，控制外部设备（如电机、指示灯、阀门）的动作。

扫描周期（Scan Cycle）

PLC完成以上三个阶段的过程称为一个扫描周期，随后立即开始下一个周期，循环往复。扫描周期的长短取决于程序复杂度（通常为毫秒级），是PLC实时性的关键指标。

核心特点

1. 循环扫描机制：确保逻辑处理的连贯性和稳定性。
2. 输入/输出隔离：通过输入/输出映像区隔离物理信号与程序，避免干扰。
3. 确定性响应：每个扫描周期固定顺序执行程序，适合工业控制的实时需求。
4. 高可靠性：内置看门狗定时器（Watchdog Timer）检测程序卡死，并采用抗干扰设计适应恶劣工业环境。

示例说明

假设控制一个电机的启停：

1. 输入采样：读取启动按钮（闭合）和停止按钮（断开）的状态。
2. 程序执行：若启动闭合且停止断开，则触发电机启动逻辑。
3. 输出刷新：输出信号接通电机电源，电机开始运行。

通过这种循环处理机制，PLC能够高效、可靠地实现复杂的工业自动化控制。