工业40基础：PLC联网的三种方案

智能制造是一个渐进的过程，它随着自动化和信息技术的发展而逐步实现。在这一过程中，设备间的互联互通是实现智能化生产的关键前提。通过联网，企业能够将生产管理的各个方面，如供应链管理、产品生命周期管理、现场设备和过程实时控制等，进行统一管理和调控，从而优化资源分配，提高生产效率和企业的市场竞争力。

在车间内，多种生产加工设备需要实现联网，包括注塑机、CNC机床、机械手臂等。这些设备按照主控类型可以分为四大类：PLC&智能仪表、数控系统CNC、注塑机&SMT、非标设备。每类设备在数据采集和联网方面都有其独特性。

本文以PLC（可编程逻辑控制器）为主控的设备联网为例，探讨几种PLC本地联网的方案。PLC是专为工业环境设计的数字运算操作电子系统，能够采集和控制大部分设备的数据。通过PLC数据的本地联网，可以实现数据的上传至上位机软件，并由上位机下达控制指令至车间机台。

在实现PLC联网的过程中，我们面临几个挑战：

PLC的多样性 ：现场PLC品牌众多，使用的通讯协议和接口各不相同，需要定制化的解决方案。成本考量 ：PLC联网通常属于管理层面的改进，企业在改造时会特别关注成本问题。布线难题 ：在老车间改造中，布线可能不方便，且不能影响正常生产。

以下是针对PLC设备联网的几种解决方案：

有线方案

有线网络因其稳定性而被优先选择。通过将PLC的协议和接口转换为标准的TCP/IP，利用工业以太网技术实现PLC与上位机之间的数据通讯。此方案适用于新建厂房等便于布线的场所。

具体实施步骤包括：

使用串口服务器将PLC的串行信号转换为以太网信号。通过现场交换机将数据传输至机房服务器。根据PLC品牌和协议的不同，在网络节点配置网关进行协议转换。

无线WIFI方案

在布线不便或成本较高的情况下，无线WIFI可以作为一种解决方案。工业WIFI技术具有组网效果好、带宽大、可扩展性强的特点，但可能面临现场干扰和较高的实施费用。

具体实施步骤包括：

为每个机台配置串口转WIFI设备。在车间内布置无线AP以实现网络全覆盖。无线AP通过有线方式连接至车间交换机。使用AP-Client模式实现数据的无线传输。

无线Zigbee方案

Zigbee技术以其低功耗、低速率、自组网的特性，适合于机台密集且数据量不大的环境。

具体实施步骤包括：

在每台机台内安装Zigbee终端。Zigbee终端通过自组网方式连接至通信网关。网关将Zigbee数据转换并接入互联网，与上位机进行有线通信。

以上三种方案各有优势和局限，企业应根据自身的实际情况进行选择。无论是新建厂房还是老旧车间改造，选择合适的联网方案对于实现智能制造至关重要。通过有效的数据采集和通讯，企业能够更好地进行生产管理，提高资源利用效率，增强市场竞争力。

在智能制造的推进过程中，PLC的联网只是其中的一个环节。随着技术的不断进步和市场需求的不断变化，未来可能还会出现更多创新的联网方案。企业需要持续关注技术发展，积极探索适合自身情况的智能化升级路径，以实现可持续发展。

【干货】完美的PLC程序是什么样子

今天，分享一篇干货文章，让你更懂得完美PLC程序是什么样子，以及在实际工作中关于PLC编程规范及建议。

完美的PLC程序需满足的设计要求

一套完整的PLC程序，并不仅仅是使系统能够运行起来这么简单，它也需要完整的注释、精良的架构、良好的可扩展性、完备的报警保护系统、运行前的模拟系统。

1． 简单性

使PLC程序尽可能简单。简单的含义就是尽可能的使用标准化的程序框架，尽可能使用简单的指令。

要想程序简单，从大的方面讲，要优化程序结构，用流程控制指令简化程序，从小的方面讲还要用功能强的指令取代功能单一的指令，以及注意指令的安排顺序等。

2． 可读性

要求所设计的程序可读性要好。这不仅便于程序设计者加深对程序的理解，便于调试，而且，还要便于别人读懂你的程序，便于使用者维护。必要时，也可使程序推广。

要使程序可读性好，所设计的程序就要尽可能清晰。要注意层次，实现模块化，以至于用面向对象的方法进行设计。要多用一些标准的设计。

如遇特殊情况下采用语言编程，多数情况下请使用梯形图编程，方便阅读。

再就是I/O分配要有规律性，便于记忆与理解。必要时，还要做一些注释工作。内部器件的使用也要讲规律性，不要随便地拿来就用。

可读性在程序设计开始时就要注意。这不易完全做到。因为在程序调试的过程中，指令的增减，内部器件的使用变化，可能使原较清晰的程序，变的有些乱。所以在设计时就对调试增减留有一定的余地，然后调试完毕后再做一下整理，这样所设计的程序具有更高的质量。

程序的注释，起码应该有以下几个方面：

A、系统注释：整套程序的版权公司和此套程序用途

B、程序块注释：此程序块的主要用途和作者

C、段注释：此段代码的用途

D、变量注释：重要性无需多言，包含I/O注释、中间变量注释

而至于保密性的考虑，我觉得应该在程序的加密算法或者块的加密上考虑，而不应该用减少注释这种小聪明来实现。

3． 正确性

PLC的程序一定要正确，并要经过实际工作验证，证明其能够正确工作。这是对PLC程序的最根本的要求，若这一点做不到，其它的再好也没有用。

要使程序正确，一定要准确的使用指令，正确的使用内部器件。准确的使用指令与准确理解指令相联系，为此对指令含义和使用条件一定要弄清楚。必要时，可编些小程序对一些不清楚的指令作些测试。

同一指令，由于PLC的出厂批次不同或是PLC的系列型号的不同，一些指令细节有可能不一样，应仔细查阅编程手册。

内部器件正确使用也是重要的。如有的PLC有掉电保护，有的PLC没有。一定要做到该掉电保护的一定要用掉电保护的器件，反之则不能用。

总之，要准确的使用指令，正确使用内部器件，使所编的程序能正确要作，这是对PLC程序最根本的要求。

举个简单的例子，西门子的上升沿和下降沿需要使用带存储功能的变量作为中间变量，比如M点或者DB点，如果使用FC的temp变量就会出问题的。

4． 可靠性

程序不仅要正确，还要可靠。可靠反映着PLC程序的稳定性，这也是对PLC程序的基本要求。

有的PLC程序，在正常的工作条件下或合法操作时能正确工作，而出现非正常工作条件（如临时停电，又很快再通电）或进行非法操作（如一些按钮不按顺序按，或同时按若干按钮）后，程序就不能正常工作了。这种程序，就不大可靠，或说不稳定，就是不好的程序。

好的PLC程序对非正常工作条件出现，能予以识别，并能使其与正常条件衔接，可使程序适应于多种情况。好的PLC程序对非法操作能予以拒绝，且不留下“痕迹”。只接受合法操作。

联锁是拒绝非法操作常用的手段，继电电路常用这个方法，PLC也可继承这个方法。

5． 易改性

要使程序易改，也就是要便于修改。

PLC的特点之一就是方便，可灵活地适用于各种情况。其办法就是靠修改或重新设计程序。

重新设计程序用于改变PLC工艺的用途要求的情况，不仅程序重编，而且I/O也要重新分配。多数情况下不需要重编程序，作一些修改就可以了。这就要求程序具有易性，便于修改。

易改也就是弹性，要求只要作很少的改动，即可达到改变参数或理改动作的目的。

6． 扩展性

许多程序可能在进现场之前都已经编好，但是到了现场，可能还需要添加另外的程序，为了避免打乱整套系统的结构，需要在每个功能区预留一定的空间作为备用。

硬件上留出足够的余量，软件在编写的时候把手动，自动，半自动考虑好，位置留出来。

7． 完备报警系统

PLC系统往往用于工业环境中，每一次的事故都会造成或大或小的损失，为了做到事故预处理或者在事故中将损失降到最小，必须重视PLC的报警和保护，在此将其摘出来作为系统的一个重要组成部分。

8． 程序模拟

为了保证现场的调试进度或者给客户展示，往往在进现场之前，要对自己的程序进行全自动的模拟。为此需要在程序中加入模拟程序部分，模拟程序部分在正常现场运行之后断开。为了使程序具备模拟功能，需要做以下工作：

（1）将实际的PLC的I/O点转换为PLC的中间变量或者数据块变量；

（2）根据工艺要求编写各个设备的模拟程序。

在设计PLC程序的过程中，能够满足以上几个方面的要求的就能称的上是一个好程序了。

PLC程序设计规范

1、选择合适的PLC型号及I/O点数，有特殊功能需求时选择特殊功能模块。

2、熟悉所选择的PLC编程指令及编译软件。

3、进行软元件规划，包括内部继电器、保持继电器、数据寄存器、定时器、计数器等。

4、进行程序规划，一般以故障提取、故障处理、手动处理、自动处理、输出处理这样的顺序进行编程。比较大型的工程或设备按功能单元分段、分块进行处理，如一条自动化生产线中有提升机、移行、顶起旋转装置等，则应按上述单元分段分块编程。

5、在分段分块编写的程序前应加上简短的段注释，说明此段程序的功能，如有必要可以注明相应的工艺流程。分块或分段的程序再总体程序的位置顺序应基本上按工艺流程顺序排列，便于程序的可读性。

6、在程序设计之前，应对设备进行抽象，对如停止、急停、过载、超限、超时、安全光幕、碰停、门开关等共用因子进行提取，放在启动回路或启动主控、连锁回路，作为整个程序结构的大前提，在此基础下，再将程序分为自动、手动两大功能区。

7、将程序结构手动功能区共用因子，如手动、危及设备人身安全等因数因子进行提取，放在手动主控、连锁回路，对手动控制进行保护、屏蔽、报警。

8、将程序结构自动功能区共用因子，如自动、超限、超时等因数因子进行提取，放在自动主控、连锁回路，对自动控制下设备进行保护、屏蔽、报警。一个总的原则就是，在确保安全的前提下，严格限制设备的进，宽松限制设备的出。

9、程序设计时应设计程序总复位功能，便于使用者在设备出现故障情况下，可以方便尽快恢复设备正常工作。总复位应充分考虑在复位过程中设备和人员的安全。

10、自动模式切换到手动模式时，程序应清除自动模式下的输出和中间状态。特别是在自动模式使用SET指令时，必须在手动模式用RESET指令予以清除。

11、严禁在编制程序中使用双输出，即同一条输出语句或同一个输出线圈在程序中出现2次及以上。在不同模式条件下的对同一输出点的输出使用中间继电器进行中转，最后集中到一起并列到输出点。

12、使用触摸屏时，对触摸屏和PLC公用的控制区和状态区，不得做其他功能方面的编程使用。

13、对PLC的特殊模块，在使用之前，应先查明其控制区和状态区是否占用工作字，若占用，不得将这些工作字做其他方面的编程。

14、PLC的输入、输出、中间继电器、定时器、计数器、数据寄存器等都要加中文注释。输入、输出还要有元器件名称位号。对应的输入点，一般情况下默认为外围开关连接的是NO触点，对于需要接NC触点的须在注释中标明。所有注释应当清晰明了，不易产生误解，尽量少使用泛指。

15、工程调试完成后，系统必须保留最终软件程序，保存的文件名应包含项目编号/作者/日期信息/版本号等。

16、关于程序加密：对于加密程序的密码必须有专门的文件予以保存，并注明相应的用户名+密码+权限，分发给至少两个人以上了解密码，防止密码丢失带来无法打开程序的情况。

编程建议

1、PLC和上位机（或触摸屏）组成监控系统时,在画面上很多时候需要有“手动”、“自动”等控制模式（一般都是多个只能一个时）。在程序里面可以用“MOV”指令。如:当选择“手动”就将常数1 MOV到一个寄存器VB10里面,当选择“自动”就将2 MOV到同一寄存器VB10。只要判断寄存器的数据是多少，就知道系统是那种控制方式。这样的思路好处是容易理解，不需要互锁之类的麻烦程序。

2、程序有模拟量控制时，如果读取的模拟量基本上没误差，可以采取时间滤波的方式，延时一段时间。如果读取的数据误差很大，就需要采取其它的滤波方式，如算平均值等。可以查阅相关的资料。

3、在程序调试过程中（特别是设备改造时，你的程序是加入到原来设备的程序中时），当程序语句中出现条件满足，而输出线圈不接通时，可以检查你的这段程序是否是在这样的语句之间,如JUMPgo to等语句。还有一种可能就是在中断程序之后，条件满足而没输出不接通，一般都是这段的程序不被扫描。

4、在顺序控制程序时，即一个动作完成后，进入到下一个动作，等类似的顺序控制，采用+10+10控制模式，本人觉得很方便。其思路是:预置一个寄存器，在初始化时值为0,当系统启动后，对它+10，此时寄存器为10，寄存器等于10时可以做第一个动作；第一个动作完成后，再对寄存器+10，此时寄存器等于20，可以做第二个动作，第二个动作完成后又+10，此时寄存器等于30，这样只要判断寄存器里面数据为多少，就知道要完成那个动作。当需要跳跃动作时，可以不再+10，可以加+20+30....，看实际的需要而定。

为什么加10而不是加1，因为加10之后，如果插入一段，只要在这10个空余的地方随便选择一个位置就可以了。

5、在设计程序的时候，当出现工艺上的故障（非控制系统控制），最好将故障现象保持，并有灯光声音报警。直到操作工复位，以让其知道系统出现了故障。不然停机了，别人还认为你的程序问题。一般都是在设计一个新系统时，要注意到这些。

6、对于经常调用的子程序，可以做成子模块，频繁调用。

7、由于生产机械在工作循环中的各工步运动在执行时需要一定的时间，且这些时间都有一定的限度，因此可以以这些时间为参考，在要检测的工步动作开始的同时，起动一个定时器，定时器的时间设定值比正常情况下该动作要持续的时间长20％～30％，而定时器的输出信号可以用于报警或自动停机装置。当生产机械某工步动作的时间超过规定时间，达到对应的定时器预置时间，还未转入下一工步动作时定时器发出故障信号，该信号停止正常工作循环程序，起动报警或停机程序，这就是我们常说的超节拍保护。

8、一些安全用检测开关（如急停按钮、安全光幕、极限开关等）实用常闭（NC）输入。

9、为安全、节能考虑，尽量将输出设计成需要动作时才动作，一旦到位就停止输出，而不要设计成平时一直输出，需要停止时才让输出断开。

10、执行元件的动作原则应当是宁可不动，也不要乱动！

11、单台设备控制：单台设备必须有软手操/自动切换以及软手操时可以启/停功能，由自动切换到软手操时，设备不能停机；由软手操切换到自动时，设备启/停取决于自动程序。

12、单台设备（泵、风机及其它大型设备）运行满24小时必须进行轮换，且必须有运行时间累计，如果由上位机设定启/停顺序除外，操作人员自行设定。

来源互联网，作者不详，侵删

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