模块化生产系统软件设计
软件架构设计的分层与模块化
软件架构设计的分层与模块化软件架构设计是指在软件开发过程中，对软件系统的整体框架和结构进行规划和设计。
良好的软件架构设计可以提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性，使软件具备更好的扩展性和适应性。
在软件架构设计中，分层与模块化是两个关键的设计原则。
本文将深入探讨软件架构设计中分层与模块化的概念、特点以及应用。
一、分层设计分层设计是一种将软件系统划分为不同层次的设计思想，每一层都有明确的职责与功能。
通过分层设计，可以将复杂的系统划分为相对独立的模块，各个模块之间通过接口进行通信和交互，降低了模块之间的耦合度，提高了系统的灵活性和可维护性。
典型的软件分层设计包括三层架构和MVC架构。
1. 三层架构三层架构是指将软件系统分为表示层、业务层和数据层三个层次，并且每个层次有着不同的职责和功能。
表示层主要负责用户界面的展示与交互，将用户请求传递给业务层进行处理；业务层负责处理具体的业务逻辑，对外暴露接口供上层调用；数据层则负责数据的访问和持久化，与数据库进行交互。
三层架构的优点是模块清晰、耦合度低、易于维护，适用于大型软件系统的开发。
2. MVC架构MVC（Model-View-Controller）架构是一种常用的应用程序设计架构，将软件系统划分为模型层、视图层和控制器层三个部分。
模型层负责处理业务逻辑和数据操作；视图层负责界面的显示和用户交互；控制器层负责协调模型层和视图层的交互，并根据用户的请求进行处理。
MVC架构的优点是良好的模块划分，易于扩展和维护，适用于中小型软件系统的开发。
二、模块化设计模块化设计是将软件系统划分为相互独立、具有一定功能的模块，每个模块都有自己的职责和接口。
通过模块化设计，可以将复杂的系统分解成多个小的模块，每个模块可独立开发和测试，提高了开发效率和质量。
常用的模块化设计方法有面向对象编程和微服务架构。
1. 面向对象编程面向对象编程是一种将问题分解成多个对象，并将对象组织成相互交互的模块的编程思想。
模块化程序设计
案例二：模块化设计的硬件项目
总结词
简化维护和升级
详细描述
硬件项目中的各个模块可以独立地进行维护和升级，而 不会影响整个系统的运行。这简化了维护和升级的过程 ，降低了运营成本。
案例三：模块化设计的游戏项目
总结词
提高游戏体验
详细描述
通过将游戏内容拆分成多个模块，如角色、场景、音 效等，游戏开发者可以更加灵活地设计和更新游戏内 容，以满足玩家的需求和提高游戏体验。
模块测试与调试
单元测试
对每个模块进行单元测试， 确保模块的正确性和稳定 性。
调试技巧
掌握调试技巧，以便于快 速定位和解决问题。
集成测试
对多个模块进行集成测试， 确保模块间的协调和交互。
05
模块化设计案例分析
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可维护性
VS
详细描述
模块化设计的软件项目可以将复杂的系统 拆分成多个独立的模块，每个模块具有明 确的功能和接口，便于开发和维护。通过 模块化设计，软件项目可以更加灵活地适 应需求变化，降低维护成本。
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可扩展性
详细描述
模块化设计的软件项目具有良好的可 扩展性，可以在不影响其他模块的情 况下添加新功能或修改现有功能。这 有助于提高软件的生命周期，满足不 断变化的市场需求。
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可重用性
详细描述
通过模块化设计，软件项目中的各个模块可 以独立地开发和测试，并在不同的项目中重 复使用。这有助于提高开发效率，减少代码 冗余和错误。
模块大小
模块的大小应适中，不宜过大或过小，以便于维护和 管理。
模块层级结构
简述软件设计的两种分类方法
简述软件设计的两种分类方法介绍在软件开发过程中，软件设计是非常重要的一环。
良好的软件设计能够提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性。
软件设计可以按照不同的角度和目标进行分类。
本文将介绍两种常见的软件设计分类方法：结构性设计和行为性设计。
结构性设计结构性设计侧重于软件的组织架构和模块划分。
它将软件系统划分为一系列相互独立的模块，每个模块负责特定的功能或任务。
结构性设计可以通过以下几个方面进行分类：1. 面向对象设计（Object-Oriented Design）面向对象设计是一种常见的结构性设计方法。
它将软件系统的结构建模为一组对象，并定义了对象之间的关系和行为。
面向对象设计的重要特点包括封装性、继承性和多态性。
在面向对象设计中，常用的设计原则包括单一职责原则、开放封闭原则、里式替换原则等。
2. 模块化设计（Modular Design）模块化设计将软件系统划分为多个模块，每个模块都具有清晰的责任和接口。
模块化设计可以提高代码的可重用性和可维护性，同时也有利于多人协作开发。
常用的模块化设计方法包括单例模块、工厂模块、观察者模块等。
3. 分层设计（Layered Design）分层设计将软件系统划分为不同的层，每一层都负责不同的功能。
分层设计可以提高代码的可维护性和可测试性。
常见的软件分层包括界面层、应用层、服务层和数据层。
行为性设计行为性设计关注软件系统中对象的相互作用和流程控制。
它描述了系统中不同对象之间的消息传递和协作方式。
行为性设计可以通过以下几个方面进行分类：1. 状态机设计（State Machine Design）状态机设计描述了一个对象在不同状态下的行为和相应的状态转换规则。
状态机设计有利于描述复杂的对象行为，并且可以通过状态转换图清晰地表示状态之间的联系。
2. 事件驱动设计（Event-driven Design）事件驱动设计是一种基于事件和消息的编程范式。
在事件驱动设计中，对象通过发送和接收事件来实现协作和响应。
如何进行软件项目的模块化设计
如何进行软件项目的模块化设计软件项目的模块化设计是指将整个软件系统按照功能或业务逻辑划分成多个模块，并通过定义清晰的接口和依赖关系，让不同模块之间能够独立开发、测试和部署。
这种设计方法可以提高软件系统的可维护性、扩展性和复用性，降低开发成本和风险。
在本文中，我们将详细介绍软件项目的模块化设计方法，并探讨如何实现它。
一、模块化设计的重要性软件项目的模块化设计是软件工程中的一个重要概念，它可以带来诸多好处。
首先，模块化设计可以降低软件系统的复杂度，将整个系统拆分成若干独立的模块，每个模块都专注于特定的功能或业务逻辑，这样可以降低团队协作的难度，并且可以避免模块之间的相互影响。
其次，模块化设计可以提高软件系统的可维护性，当某个模块需要修改或更新时，我们只需要关注它自身的实现细节，而不需要担心其他模块的影响，这样有利于快速响应用户需求和变化。
再次，模块化设计可以提高软件系统的扩展性，因为模块之间定义了清晰的接口和依赖关系，所以当需要新增功能或业务时，我们可以通过增加新的模块或修改现有模块来实现，而不会对整个系统产生影响。
最后，模块化设计可以提高软件系统的复用性，因为模块是独立的，所以它们可以被多个地方复用，这样可以减少开发成本和提高开发效率。
二、模块化设计的基本原则在进行软件项目的模块化设计时，我们应该遵循一些基本原则，以确保设计的模块化是合理的、健壮的和可维护的。
首先，模块应该具有高内聚性和低耦合性，高内聚性是指模块的各个元素应该紧密相关，低耦合性是指模块之间的依赖关系应该尽可能少，这样可以降低系统的复杂度和风险。
其次，模块应该具有清晰的接口定义和规范的协作流程，这样可以使不同模块之间的交互更加便利和可靠。
再次，模块应该具有完善的测试机制和文档支持，这样可以保证模块的质量和可靠性，并且能够为模块的使用和扩展提供便利。
最后，模块化设计应该是可持续的，即在设计的同时应该考虑未来的功能扩展和变化需求，使得系统可以持续地演进和迭代。
模块化程序设计的思想
模块化程序设计的思想模块化程序设计是一种软件开发方法，它将一个大型的软件系统分解为若干个较小的、功能相对独立的模块，每个模块负责完成特定的任务。
这种设计思想提高了软件的可维护性、可扩展性和可重用性，是现代软件开发中一种非常重要的设计原则。
模块化程序设计的概念模块化程序设计的核心思想是将复杂的软件系统分解为一系列较小的、功能明确的模块。
每个模块都是一个独立的单元，具有明确的接口和功能。
模块之间的耦合度低，可以独立开发和测试。
模块化的优势1. 可维护性：模块化使得软件维护变得更加容易。
当需要修改或升级系统时，只需关注相关的模块，而不必重写整个系统。
2. 可扩展性：模块化设计允许开发者在不破坏现有系统的情况下，添加新的功能模块。
3. 可重用性：模块化允许模块在不同的项目中重复使用，减少了重复工作，提高了开发效率。
4. 并行开发：模块化支持多个开发者或团队同时在不同的模块上工作，提高了开发速度。
5. 降低错误率：由于模块间的耦合度低，一个模块的错误不太可能影响到其他模块，从而降低了整个系统的错误率。
模块化的设计原则1. 单一职责原则：每个模块应该只负责一个功能，并且该功能应该是清晰和明确的。
2. 接口隔离原则：模块之间的交互应该通过定义良好的接口进行，避免模块间的直接依赖。
3. 开放-封闭原则：模块应该对扩展开放，对修改封闭，即在不改变现有模块代码的情况下，可以增加新的功能。
4. 依赖倒置原则：高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖于抽象。
抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。
5. 最少知识原则：模块应该只了解它需要知道的信息，避免不必要的信息交流。
模块化的设计过程1. 需求分析：在设计之前，需要对软件的需求进行详细的分析，确定软件需要实现的功能。
2. 模块划分：根据需求分析的结果，将软件系统划分为若干个模块，每个模块负责一部分功能。
3. 定义接口：为每个模块定义清晰的接口，包括输入输出参数、返回值等。
软件工程中的软件模块化与组件化设计
组件易于维护和修改
软件模块化与组件化设计关系
软件模块化强调内部模块间的完整性，而 软件组件化更注重外部组件间的交互。两 者实际上并不是相互排斥的，模块化是实 现组件化的基础。通过适当划分模块和组 件，软件系统可以更好地实现模块化与组
件化设计。
如何在软件设计中实现模块化与组件化
模块化
定义清晰的接口 保持模块的独立性 遵循模块化设计原则
性和可扩展性。
软件模块化设计原则
高内聚低耦合
模块内部的元素高 度相关，模块之间
的依赖性低
接口隔离原则
不应该强迫客户端 依赖它们不使用的
方法
单一职责原则
一个模块应该只有 一个引起变化的原
因
开放封闭原则
对扩展开放，对修 改封闭
软件组件化设计特点
可重用性
组件可以被多个系统或模块重复使用
可替换性
组件可以被其他具有相同接口的组件替换
定义模块之间的接 口，降低耦合度， 增强模块间的通信
组件化设计
将模块封装成可重 用的组件，提高系 统的灵活性和可维
护性
数据抽象
使用抽象数据类型 和接口来隐藏实现 细节，提高系统的 可靠性和安全性
优势与挑战
优势
提高代码的重用性和可维护性，降低系统的复杂度
挑战
需求变更对模块或组件的影响，跨团队协作的复杂性
接口规范化
定义清晰规范的接口以便模块间通信
模块间通信机制
设计可靠的通信机制确保模块间数据交换正确
模块化设计的重要性
软件模块化设计是软件工程领域中的重要 实践之一，通过模块化设计可以提高软件 的可维护性、可扩展性和重用性，同时也 有助于团队合作和降低开发成本。模块化 设计是软件工程师必须掌握的重要技能之
软件工程中的模块化设计
软件工程中的模块化设计软件工程是指应用工程学、管理学等多种学科知识，通过一定的方法和技术，对软件开发过程进行管理、规范、控制和优化，以达到提高软件开发效率和质量的目标。
模块化设计是软件开发中非常重要和关键的一环，通过将软件系统划分为若干独立的、可重用的、功能完整的模块，从而最大程度地提高软件开发的效率和质量。
一、模块化设计的意义在软件开发的初期，软件工程师通常会将整个软件系统作为一个整体来开发，这种方式虽然容易实施，但是会造成一系列的问题：1. 缺乏可重用性：不同模块之间通常缺乏独立性，无法实现模块的复用。
2. 维护困难：整个软件系统是一个庞大而复杂的整体，成千上万的代码量让软件开发团队无从下手。
3. 难以协同开发：大型软件系统通常需要几十到几百人一起开发，如果没有模块化设计的支持，开发团队之间的协作将变得十分困难。
为了解决这些问题，软件工程师通常采用模块化设计的方式来开发软件系统，从而将整个软件系统划分为若干个独立的、可重用的、功能完整的模块，每个模块通常包括若干个函数、数据结构以及相应的文档说明，这些模块之间相互独立，可以在不影响其他模块的情况下进行测试、维护和升级。
模块化设计的主要目的是提高软件开发的效率和质量，减少软件开发的时间和成本，从而让软件开发团队更加专注于功能的开发和创新。
二、模块化设计的实现方式实现模块化设计通常需要考虑以下几个方面：1. 划分模块的依据：模块化设计的第一步是对软件系统进行全面的分析和设计，确定软件系统中各个模块的功能和职责，并根据各个模块之间的依赖关系进行划分。
2. 模块之间的接口设计：模块之间的接口是模块化设计中的核心，模块之间的接口设计直接影响到软件开发的效率和质量。
接口设计应该尽可能的简单、清晰，并严格遵守封装性原则。
3. 模块化代码的编写：在实现具体的模块中，需要注意编写可重用、功能完整且具有高内聚低耦合性的代码。
同时，为了保证代码质量和开发效率，需要严格遵守编码规范和测试方法，并进行详细的文档注释。
简述软件系统总体结构设计的主要原则
简述软件系统总体结构设计的主要原则
软件系统总体结构设计的主要原则包括以下几点：
1. 模块化设计：将系统拆分为多个独立、可重用的模块，每个模块负责完成一个特定的功能。
每个模块之间应该尽量减少依赖关系，以便于修改、替换或测试。
2. 高内聚性：每个模块应该包含有关联功能的代码，模块内的元素和操作应该紧密关联，以提高模块的独立性和可维护性。
3. 低耦合性：模块之间的依赖关系应该尽量降低，使得系统的各个模块可以独立开发、测试和部署。
通过使用接口、依赖注入等技术来降低模块之间的耦合度。
4. 可扩展性：系统应该具备良好的扩展性，能够方便地添加新的功能模块或修改现有功能。
通过将系统划分为独立的模块、使用设计模式、遵循开闭原则等方式来提高系统的可扩展性。
5. 清晰的层次结构：系统应该按照一定的层次结构组织，将不同的功能分配到不同的层次上。
常见的层次结构包括表示层、业务逻辑层和数据访问层等，通过层次结构来分离关注点，使得系统的设计更加清晰。
6. 可测试性：系统的设计应该具备良好的可测试性，可以方便地编写单元测试、集成测试和系统测试等。
通过模块化设计、依赖注入、接口设计等技术来提高系统的可测试性。
7. 性能和可用性：系统的设计应该考虑到性能和可用性的要求。
通过合理的架构设计、优化算法、缓存机制等方式来提高系统的性能；通过良好的用户界面设计、错误处理机制等方式来提高系统的可用性。
总之，软件系统总体结构设计的主要原则是通过模块化、高内聚性、低耦合性、可扩展性、清晰的层次结构、可测试性、性能和可用性等方面来提高系统的质量和可维护性。
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摘要在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。
同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
本题采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。
该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。
我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。
关键词：PLC；控制；机械手；第一章可编程控制PLC1．1 PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。
随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。
但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。
综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。
PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。
它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。
用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。
运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。
PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。
PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。
不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。
PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。
它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。
大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。
把计算结果送给PLC的控制器。
相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。
PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。
一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。
如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。
PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。
随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器1．2 PLC内部原理PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一的。
图 PLC 硬件的基本结构图（1）中央处理单元（CPU ）中央处理单元（CPU ）是PLC 的控制中枢。
它按照PLC 系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误。
当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。
并将逻辑或算术运算等结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕以后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为止。
（2）存储器与微型计算机一样，除了硬件以外，还必须有软件。
才能构成一台完整的PLC 。
PLC 的软件分为两部分: 系统软件和应用软件。
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
PLC 存储空间的分配：虽然大、中、小型 PLC 的CPU 的最大可寻址存储空间各不相同，但是根据PLC 的工作原理， 其存储空间一般包括以下三个区域：系编程器中央处理单元 （CPU ） 输入电路输出电路 系统程序存储区 用户程序存储区电源统程序存储区，系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）和用户程序存储区。
A. 系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。
它包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。
由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能够直接存取。
它和硬件一起决定了该PLC的各项功能。
B. 系统RAM存储区系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备（例如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。
（A）I/O映象区由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。
因此，它需要有一定数量的存储单元（RAM）以供存放I/O的状态和数据，这些存储单元称作I/O映象区。
一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit）, 一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit)。
因此，整个I/O映象区可看作由开关量的I/O 映象区和模拟量的I/O映象区两部分组成。
（B）系统软设备存储区除了I/O映象区以外，系统 RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）的存储区。
该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电子供电。
使这部分存储单元内的数据得以保留；后者当PLC 停止运行时，将这部分存储单元内的数据全部置“零”。
C．用户程序存储区用户程序存储区存放用户编制的用户程序。
不同类型的PLC其存储容量各不相同，一般来说，随着PLC机型增大其存储容量也相应增大。
不过对于新型的PLC，其存储容量可根据用户的需要而改变。
D．常用的I/O分类常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
（3）PLC电源PLC电源在整个系统中起着十分重要的作用。
无论是小型的PLC，还是中、大型的PLC，其电源的性能都是一样的，均能对PLC内部的所有器件提供一个稳定可靠的直流电源。
一般交流电压波动在正负10%（15%）之间，因此可以直接将PLC接入到交流电网上去。
可编程序控制器一般使用220V交流电源。
可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。
某些可编程序控制器可以为输入电路和少量的外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源。
驱动现场执行机构的电源一般由用户提供。
可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。
这种计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。
1．3 PLC的工作原理可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。
在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。
为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可如上图编程序控制器还要完成，内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段。
可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。
在内部处理联合阶段。
可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。
在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。
当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。
可编程序控制起处于（RUN）状态时，还要完成另外3个阶段的操作。
在可编程序控制器的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。
可编程序控制器梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。
在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入寄存器。
外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。
外接的输入触点电路断开，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。