电气PLC系统教学——学习方法

电气PLC系统教学

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前言

工控十年，一直痴迷于PLC编程，迷恋于学习方法的研究。从一个编程小白到电气设计人员，其中经历了很多，设计，安装，编程，调试，售后，维护，啥都干过。不管干啥都要有更上一层楼的决心还要用更高的条件去要求自己。

我就想在这里给大家分享一些真实的方法和经验。目的只有一个：帮助大家入门和进阶，在大家学习的道路上做一些合适的铺垫。

电气的学习涉及到内容较多，跟器件品牌，应用行业，所在地域，也有一定的关系。我把我学习过程中涉及到电气知识和经验分享给大家。我是以讲方法为主。

简单的列举一下我的从业经验，然后再告诉大家学习方法和思路。

1、先说一下PLC方面的应用。

西门子200系列：石家庄换热站自动控制系统，40多个换热站连接力控软件。

西门子200samrt：石家庄供热节能自动控制系统，7套PLC连接组态王软件。

西门子300系列：汽车厂自动化输送线，汽车厂总装、焊装车间的生产线，地板链，悬链，摩擦线，大平板线等，多套PLC连接wincc软件。

西门子1200系列：换热站自动控制系统，自主研发的全自动热量表检定装置。

三菱系列：广州某汽车厂总装轮胎线，冲压侧围线，景德镇某汽车生产线。

欧姆龙：广州某座椅生产线。

施耐德，合肥某汽车厂车门生产线。

AB系列，芜湖某汽车厂总装生产线。

还应用过，台达，信捷，维控等PLC。

2、外部器件的应用：

按钮，旋钮，继电器，接触器，延时继电器，液位控制器，温控器，时控开关等，行程开关，光电开关，接近开关，超声波开关等，安全继电器，安全光幕，安全踏毯，区域扫描。

3、变频器应用，西门子，三菱，施耐德，ABB，丹弗斯，海利普，富士，德力西，英威腾等变频器，主要应用方向：端子启停；多段速控制；通讯控制启停，频率；恒压供水的应用。

4、伺服控制器：三菱PLC控制安川伺服电机；台达PLC控制台达伺服；

5、触摸屏：西门子，三菱，ab，昆仑通泰，维控等触摸屏。

6、上位机：力控，组态王，wincc。

我会将应用的比较多的产品的使用方法和经验分享给大家，然后大家可以按照我给大家提供的思路和方法去学习。不能说事半功倍，至少可以让你理解的更透彻一些。

我们首先要确定一个主线，然后再将内容细化。说的直接一点就是采用各个击破的策略。

一般人的思路可能是先了解PLC，在了解外部器件，再学习变频器，再学习伺服，再学习触摸屏，再学习上位机。

我们这里阐述一下对方法的理解。办一件事方法有多种，办成一件事方法也有多种，准确合理的办法只有一种或者几种，但是最合理的办法只有一种。我们不一定能找到最合理的办法，但是我们要找到相对合理的办法就行，通过合理的办法来解决问题，这样就事半功倍。

我们的目的是学习电气，PLC是电气主要组成部分之一，可以说占据相当重要的位置。结合我们前边讲的学习方法，我们要始终让一个原则成为最高的一个原则来控制下边的原则和事情。

思路一，分块区各个击破学习，学习顺序如下：外部器件、变频器、伺服→PLC模块

→PLC编程→触摸屏→上位机

思路二，根据我的工作经验做出如下顺序调整：

第一轮：PLC模块→外部器件→电气识图→PLC编程初级→触摸屏初级

第二轮：变频器、伺服→PLC编程中级→触摸屏中级

第三轮：PLC和仪表通讯→PLC和PLC之间通讯→PLC和上位机之间通讯

第四轮：电气制图→电气项目设计→电气项目实施→电气项目实例

有一定工作经验和一定电气基础的可以选择第一种思路，如果是新手或者是刚入门的建议选择第二种思路，如果你说“我领悟能力非常强，我就选第一种。”方法的选择因人而异。

由于我个人感觉西门子的构架比较全，更主要的是我本人对西门子的更熟悉一些，所以我们以西门子的为例，由于s7-200已经停产，我们将重点转移到200smart和1200上面来，但是呢由于200是基础，讲课的过程中也会涉及到200系列的相关问题。

那么我们来分一下章节，简单点的划分就是每一轮学习我们划分成“季”，那么我们书稿目录就出来了

《电气PLC系统教学第一季》章节如下：第一章PLC模块；第二章外部器件；第三章：电气识图；第四章：PLC编程初级；第五章：触摸屏初级

《电气PLC系统教学第二季》章节如下：第一章 变频器、步进；第二章PLC编程中级；第三章：触摸屏中级

《电气PLC系统教学第三季》章节如下：第一章 PLC和仪表通讯；第二章PLC和PLC之间通讯；第三章：PLC和上位机之间通讯

《电气PLC系统教学第四季》章节如下：第一章 电气制图；第二章：电气项目设计；第三章：电气项目实施 第四章：电气项目实例

我们教学方法是这样的呢？经过我们接近8个月的直播，我们积累了很多经验，收获了一批铁粉，我们一直在探索和摸索学习方法和思路。

现在我将学习方法公布一下：线上以今日头条，头条号为主，发布专栏学习内容和录播视频。我们一般每周二，四，六晚上8点在头条直播，手机打开我们的主页可以看到直播，电脑观看需要到西瓜视频客户端看咱们的直播。我们的直播录播也会发布到专栏内。建立一个录播专栏。

我们预计划分三专栏：教学专栏，录播专栏，沟通专栏。

教学专栏：图文和视频专栏。

录播专栏：发布直播录播视频。

研发专栏：发布学习资料和专题研讨专栏。

最后征集一下大家的投稿:PLC编程如何学习才是合理的？

带你认识PLC控制柜

PLC控制柜有过载、短路、缺相保护等功能。其结构紧凑、工作稳定、功能齐全，可以根据实际控制规摸大小进行组合，既可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过工业以太网或工业现场总线网络组成集散(DSC)控制系统，能适应各种大小规模的工业自动化控制场合，被广泛应用在电力、冶金、化工、造纸、环保污水处理等行业中。

PLC控制柜可完成设备自动化和过程自动化控制，实现完美的网络功能，性能稳定、可扩展、抗干扰强等特点，是现代工业的核心和灵魂。用户可以根据自身需求设计PLC控制柜、变频柜等，并可搭配人机界面触摸屏，达到轻松操作的目的。

典型应用有恒压供水、空压机、风机水泵、中央空调、港口机械、起重机械、焊管设备、机床、锅炉、造纸机械、食品机械等等。

下面简单介绍一下基础知识：

PLC控制柜的组成部分

1.空开

一个总的空气开关，这是整个柜体的电源控制，是每个柜子都必须要有的东西。

正泰、德力西等多见

2.PLC

这个要根据工程需要选择。如果工程小，可以直接用一个一体化的PLC；如果工程比较大，可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。

smart 1200 1500常用

3.24VDC的电源

一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，需要根据实际情况来定是否要这个开关电源。

明纬 常见

4.继电器

一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里的，但也可能先由继电器中转。如果你PLC的输出口带电是24VDC的，但是你的控制回路里画的图需要PLC供的节点却是220VAC的，那么你就必须在PLC输出口加上一个继电器，即指令发出时继电器动作，让控制回路的节点接到继电器的常开或常闭点上。这也是根据情况选择是否使用继电器。

欧姆龙常见

5.接线端子

这个肯定是每个柜子都必不可少的东西，根据信号数量可以配置。如果只是一个单纯的PLC控制柜，基本就是需要这些玩意，如果你的控制柜内还需要有其他的设备，就看情况增加。比方说你有可能要对某些现场的仪表或者小控制箱供电，可能你就得要增加空开数量。或者你要PLC接至上位机，可能就需要增加交换机什么的。视情况而定。

PLC控制柜使用条件

供电电源： DC直流24V，两相交流220v，（-10%，+15%），50Hz

防护等级： IP41或IP20

环境条件： 环境温度在0℃-55℃，防止太阳光直接照射；空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。远离强烈的震动源，防止震动频率为10-55HZ的频繁或连续震动。避免有腐蚀和易燃的气体。

基本结构

一、电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

二、中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收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，并能诊断用户程序中的语法错误。

当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收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数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，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。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

三、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

四、输入输出接口电路

1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

五、功能模块

如计数、定位等功能模块。

六、通信模块

工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1.输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器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映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

3.输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

可编程逻辑控制器的特点

1.系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。

2.使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

3.能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。

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