循环扫描是什么？一文读懂三菱 PLC 控制逻辑

三菱 FX、Q 系列 PLC 作为工业可编程逻辑控制器，本质是一套专为工业环境设计的专用微型计算机，由 CPU 中央处理单元、存储器、输入输出 IO 模块、电源单元、通信模块共同组成。区别于传统继电器硬接线，PLC 依靠软件程序完成逻辑运算，实现设备的自动化顺序控制、逻辑判断、计时计数等功能，核心核心就是循环扫描工作模式。

一、硬件各单元基础作用

1. CPU 单元：PLC 的核心大脑，执行用户编写的梯形图程序，处理逻辑运算、算术运算，处理报警、通信指令。

2. 存储器

• 系统程序存储器：存放三菱出厂固化系统程序，用户不可修改，负责硬件调度、指令解析。

• 用户程序存储器：存储用户编写的梯形图控制程序。

• 数据寄存器：存放设备运行参数、计数数值。其中带电池保持区，断电后依靠锂电池保存数据；电池电量耗尽，保持区数据将会丢失。

3. 输入模块 (X)：采集外部传感器、按钮、接近开关的开关信号，把现场外部电气信号转换成 PLC 内部可以识别的数字信号。

4. 输出模块 (Y)：将 CPU 运算完成的逻辑结果输出，驱动电磁阀、继电器、指示灯等外部执行器件。

5. 电源单元：为 CPU、IO、内部电路提供稳定工作电源。

二、核心：循环扫描工作原理

三菱 PLC 上电进入 RUN 运行模式后，会周而复始重复执行循环扫描，一轮扫描分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

1. 输入采样阶段PLC 一次性读取全部输入端子 X 的外部状态，存入输入映像寄存器。一轮扫描周期内，输入映像区的数据固定不变，即使外部信号瞬间变化，也需要等到下一轮扫描才会被采集。

2. 程序执行阶段CPU 从上往下、从左到右逐行执行梯形图程序。运算过程读取输入映像、输出映像、寄存器数据，完成逻辑运算，运算结果写入输出映像寄存器。

注意：这一阶段不会直接改动外部输出端子，只修改内部映像区，这是 PLC 和继电器回路最大区别。

3. 输出刷新阶段扫描到末尾，把输出映像寄存器里面全部 Y 点状态，一次性同步输出到外部输出端子，驱动现场执行元件动作。

完成输出刷新之后，立刻回到输入采样，开启下一轮扫描，不断循环往复。扫描周期的长短，取决于程序的长短。程序量越大，扫描周期越长。

三、信号完整流转全过程

外部传感器信号 → PLC 输入端子 → 输入采样存入输入映像区 → CPU 执行梯形图逻辑运算 → 更新输出映像寄存器 → 输出刷新 → 输出端子驱动电磁阀 / 继电器等负载动作。

四、特殊功能机制

1. 中断处理正常循环扫描之外，三菱 PLC 支持中断功能。当外部中断信号触发，可以暂停当前扫描，优先执行中断子程序，处理完成后回到断点继续扫描，用于需要快速响应的特殊工况。

2. 通信处理每个扫描周期末尾会执行通信处理，完成和触摸屏、上位机、其他 PLC 之间的数据交互。

3. STOP 停止模式PLC 处于 STOP 状态，只执行通信、自检，不执行用户梯形图程序，输出端子全部关闭。

五、常见原理相关误区

1. 不是程序写到哪，输出就立刻变化；所有输出要等到本轮扫描结束统一刷新。

2. 输入信号如果持续时间短于扫描周期，PLC 有可能采集不到信号。高速脉冲信号需要使用高速计数专用接口。

3. 保持寄存器的数据依赖电池，电池告警不及时更换，断电后参数丢失，设备出现异常。