PLC的工作原理可以概括为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在程序执行阶段，PLC按照用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，从输入映象寄存器和其它软元件映象寄存器中将有关编程元件的通/断状态读出，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的寄存器中。
在输出刷新阶段，当所有指令执行完毕后，将输出映象寄存器中的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存器，通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
例如，在一个自动化生产线上，传感器将生产线上的信号（如产品到位信号、检测信号等）作为输入传递给 PLC 的输入端口，PLC 在输入采样阶段获取这些信号。然后，在程序执行阶段，根据预先编写好的控制程序对这些输入信号进行逻辑运算和处理。在输出刷新阶段，将处理结果通过输出端口输出，控制执行机构（如电机、气缸、指示灯等）执行相应的动作。
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