非常详细的PLC入门指南（二），学习PLC的快来看

前言：上篇小蓝分享到PLC入门指南，也说过会分两篇来分享。今天给大家带来PLC入门指南第二篇，全文所讲的是PLC大神的一些学习经验以及学习方法、技巧。怎么学、从哪里开始学等等经验所谈。内容比较多，建议和上篇一起收藏观看。如果想交流技术可以私信“进群”，我们有技术交流群哦！

PLC基础学习方法论谈

学习PLC 入门方法有两点，一是选择一个 PLC，二是边学边练
一、问题提出。 可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合 成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤

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1．系统设计的主要内容
（1）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；
（2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
（3）选定 PLC 的型 ；
（4）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；
（5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；
（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；
（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；
（8）编写设计说明书和使用说明书； 根据具体任务，上述内容可适当调整。

2．系统设计的基本步骤 可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤
（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
a．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。
b．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系 统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

（2）确定 I/O 设备
根据被控对象对 PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器 等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

（3）选择合适的 PLC 类型
根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信 和输出信 的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。

（4）分配 I/O 点分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（5）设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

（6）将程序输入 PLC
当使用简易编程器将程序输入 PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通 过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC 中去。

（7）进行软件测试
程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的 周期。 （ 8 ）应用系统整体调试在 PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先 作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中 发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（9）编制技术文件
系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。

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PLC 硬件系统设计

1．PLC 型 的选择
在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等） 、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行 数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联 等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要 以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来 考虑。

（1）对输入 / 输出点的选择 盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。 要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC的点数。 另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60 ％； PLC每个输出点的驱动能力 （ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异； 一般PLC的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC平均每点的价格较高。如果输出信 之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（2）对存储容量的选择 对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数 乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输 入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时 按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕 量要大些。

（3）对 I/O 响应时间的选择PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2～3个扫描周期）等。对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（4）根据输出负载的特点选型不同的负载对 PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活 （可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。

（5）对在线和离线编程的选择
离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ， 主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将 按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配 置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（6）据是否联 通信选型
若PLC控制的系统需要联入工厂自动化 络，则 PLC 需要有通信联 功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（7）对 PLC 结构形式的选择
1.在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块） ，容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC的结构形式。
2.分配输入/输出点一般输入点和输入信 、输出点和输出控制是一一对应的。 分配好后，按系统配置的通道与接点 ，分配给每一个输入信 和输出信 ，即进行编 。在个别情况下，也有两个信 用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或 并联），然后再接到输入点。

（1）确定I/O通道范围不同型 的PLC，其输入/输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型 ，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴 ”。必须参阅有关操作手册。

（2）部辅助继电器 内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器 / 计数器时作数据存储或数据 处理用。 从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。 未分配模块的输入 / 输出继电器区以及未使用 1 ： 1 链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排 PLC 的内部辅助继电器。

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PLC基础知识简介

一、PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技 术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller （PC）。 个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller （PLC），现在，仍常常将 PLC 简称 PC。 PLC 的定义有许多种。 国际电工委员会 （IEC）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的 输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和 络能力得到大幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

二、PLC 的构成 从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

三、CPU 的构成 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信 ，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、 寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节 奏由震荡信 控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度， IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

四、I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信 状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信 变换成数字信 进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI ），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI ），模拟量输出（ AO ）等模块。 开关量 是指只有开和关（或 1 和 0）两种状态的信 ，模拟量是指连续变化的量。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 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 IO 外，还有特殊 IO 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。

五、电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VAC）。

六、底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

七、PLC系统的其它设备
1、编程设备： 编程器是 PLC 开发应用、 监测运行、 检查维护不可缺少的器件， 用于编程、对系统作一些设定、 监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况， 但它不直接参与现场控制运行。 小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按 钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常 普及。

3、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROM 、EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量 的电位器，打印机等。

八、PLC的通信联 依靠先进的工业 络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此， 络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出 “ 络就是控制器 “的观点说法。PLC具有通信联 的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC 规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程 (特别是中大规模控制系统 )来讲，选择 络非常重要的。首先， 络必须是开放的，以方便不同设 备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同 络层次的传输性能要求，选择 络的形式，这必须在较深入地了 解该 络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确 定不同层次所使用的 络标准。

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