PLC是如何实现手自动切换控制的？手动功能到底有什么用？

在当前的工业生产过程控制中，普遍采用了PLC控制系统，通过软件程序来实现控制设备之间的联锁控制也就是自动控制，由控制设备驱动的工厂机械设备来完成满足工艺要求的生产过程。这里，设备的运行分为单体手动操作和自动控制运行两种方式。在单体手动操作中，一般是在设备就地（机旁）操作。PLC的程序控制主要是进行自动控制，但其中也包括单体手动操作，其完成的功能和就地（机旁）操作是一样的，不同之处在于，它是通过程序的方式来实现，并且一般是在上位机的监控画面中通过点击鼠标的方式进行，也就是在机房或控制室中进行而不是就地（机旁）。手动操作（包括程序中的手动单体操作）和自动控制程序的主要区别在于，自动控制程序是在正式投产后，各个设备没有故障可正常工作时运行。而手动操作是在调试期间用于俗称的“打点”时用，或正常运行时，有设备出现故障时用。例如，某供水水箱的液位控制，水位高时，启动出水泵供水，水位低时，停止泵供水，假如水箱的液位传感器出现故障，自动控制就无法进行，那么为了继续维持生产，就需要操作人员现场手动操作，根据水箱的液位指示器来手动启动和停止出水泵的运行及相应阀门的开关。需要指出的是，本文所指的设备是PLC输出控制的开关量设备，模拟量设备不在本文的讨论之列。

设备手动和自动切换的方式

在本文中，设备是指工厂机械设备及其控制设备。控制设备是指电机，阀门等等，而设备的手动和自动运行，主要体现在控制设备的手动和自动运行。例如，对于电机的控制一般是通过MCC（电机控制中心）电气控制系统来进行的，电机的远程和就地信号，即自动和手动的切换信号，以及启动、停止、故障等信号均由MCC提供并接到PLC硬件系统。在MCC柜上的远程就地转换开关打到就地时，进行就地手动操作；打到远程时，进行PLC的程序自动控制，或在上位机画面上进行点击鼠标式的手动操作。我们可以这样来理解PLC控制系统、就地电气控制系统、控制设备和工厂机械设备之间的关系，即自动控制（包括PLC程序中的手动操作）是由PLC控制系统通过电气控制系统，由电气控制系统来控制像电机一样的控制设备，最后由控制设备来驱动工厂机械设备的运行。而电气控制系统像MCC柜本身，就可以直接进行手动就地操作。

对于电机的控制来说，正常运行时，首先是PLC程序的自动控制，此时的远程就地转换开关处于远程的位置，然后如果出现PLC无法处理的问题或故障，则需要在上位机的画面上，人工进行单体设备的操作，以维持生产或进行安全联锁操作。最后如果依然不能解决问题，则需要在就地（机旁）进行操作，一般是进行电机停止的操作。

对于阀门来说，一般也有相应的电气控制系统，就像MCC一样，其一般是就地的现场电磁阀控制柜（箱），一般都有远程就地的转换开关，用于手动和自动运行的切换。和电机控制一样，正常运行时，首先是PLC的自动控制，此时的远程就地的转换开关处于远程的位置，然后如果出现PLC无法处理的问题或故障，则需要在上位机的画面上，人工进行单体设备的操作，以维持生产或进行安全联锁操作。最后如果依然不能解决问题，远程就地转换开关打到就地位置，进行现场的就地控制。如果还不能解决问题，则只能使用手动阀门进行安全操作。

显然，就地手动和远程自动运行，是通过就地控制柜（箱）上的转换开关来实现的。PLC程序中的手动和自动的切换功能，也可以这样做，在程序中实现类似于转换开关这样的操作是没有问题的。

设备手动和自动切换的程序实现方法1

当远程就地信号为1时，即表示现场的控制柜（箱）上的转换开关打到了远程位置，可进行PLC的自动控制；当其为0时，则表示是现场手动操作。为了实现程序内部的手动自动切换，就像远程就地信号一样，设置一个中间变量，这个中间变量作为程序手动单体设备操作的标志，是由上位机监控程序来赋值的，其值为1时，进行程序的单体设备手动操作；为0时PLC程序进行自动控制。由此可见，每一个自动控制中的设备都是在这两个条件下运行的。

我们用梯形图来实现一个电机和一个阀门的手自动切换功能，设置如下输入、输出IO标签和中间变量：

输出：电机启动START

电机停止STOP

阀门打开OPEN

阀门关闭CLOSE

输入：电机MCC柜远程就地信号RL_M

阀门控制柜远程就地信号RL_V 变量：电机启动条件A

电机停止条件B

阀门打开条件C

阀门关闭条件D

电机的上位机手动操作中间变量UP_MAN_M

电机的上位机手动操作启动UP_START_M

电机的上位机手动操作停止UP_STOP_M

阀门的上位机手动操作中间变量UP_MAN_V

阀门的上位机手动操作打开UP_OPEN_V

阀门的上位机手动操作关闭UP_CLOSE_V

使用美国A-B公司的RSLogix 5000编程软件的梯形图，程序如图1：

图1

其中（L）为置位指令，（U）为复位指令。这里之所以用置位、复位指令，主要是考虑到启动（打开）条件和停止（关闭）条件可能是脉冲型的（例如上升沿脉冲），需要保持（注：如果MCC中的控制回路使用了“启动-保持-停止”方式，那么采用脉冲输出比较合适，就像自复位式按钮一样。这里为了简化梯形图程序，没有这样做。有兴趣的读者不妨一试）。电机启动或停止条件是自动控制时的联锁条件，上位机进行手动操作时，自动控制程序不能执行。同样就地操作时，PLC的程序控制也不能执行，程序可以根据需要将此时的电机启动和停止控制信号复位。阀门的控制也是一样。这样各个设备均可根据情况进行自动运行或手动操作。

设备手动和自动切换的程序实现方法2

上面的方法对手自动切换时的各种情况都进行了考虑，程序进行设计时需要时时刻刻注意手自动切换问题，程序量相对于没有手自动切换时也有所增加。如果把程序中的手动程序同自动程序分开，程序就会显得更加清晰明了，同时设计自动程序时也不必时时刻刻注意手自动切换问题。这样是否可行呢？我们不妨将上面的梯形图程序改造成如图2所示。

图2

显然，这是可行的，由于手动程序最后执行，电机或阀门的启动、停止或打开、关闭，由手动程序决定。也就是说，当自动控制程序运行时，如果有上位机手动操作，则上位机手动操作优先。例如当自动程序要求电机停止时，如果上位机手动操作让其启动，则电机启动。其中的原因是，程序对相同变量或IO标签的赋值操作，最后执行的程序有效。例如下面的例子：

IF A THEN

Y := 0;

END_IF;

IF B THEN

Y := 1;

END_IF;

在A，B都为1时，Y = 1。因为最后执行的语句有效，不管是PLC梯形图程序还是其他计算机程序都是这样。

对于远程就地的现场手动操作来说，当转换开关打到就地时，PLC梯形图程序继续根据联锁条件执行，但输出将不起作用，设备的状态由现场操作决定。转换开关再次打到远程时，PLC程序的输出才能真正控制设备的运行。

设备组手动和自动切换的程序实现方法

在上面我们主要介绍了单体设备的手动自动的切换问题，那么在工业生产过程的控制中，不少设备是一同完成某种功能的，这些设备一起组成一个设备组，可以把它们当作一个单体设备来考虑。这样就可以利用上面的方法来实现设备组的手动自动切换问题。

虽然设备组可看作是单体设备，但其中内部毕竟还包含着真正的单体设备，也存在内部单体设备的手动自动切换问题，那么如何来解决设备组和其内部的真正单体设备手动自动切换问题呢？这里，我们采用和方法2类似的方法，将设备组的单体操作程序放在自动程序和真正单体设备的操作程序之间，这样就可以即进行设备组的单体操作，也可以进行真正单体设备的操作，也就是说，真正单体设备的操作优先级最高，其次是设备组单体设备，最后才是自动控制程序。当然如果不嫌麻烦，也可以用方法1的方式来实现。

需要指出的是，对于设备组的功能，多次使用时，用子程序的方式来实现是最理想的。

最后，我们可以此类推，把整个工厂控制设备当作一个设备组来考虑，也可以为其提供手动自动切换的功能。

目前，在国内的生产企业的PLC自动化系统的新建或改造项目中，用户对设备的手动操作和自动控制功能都十分重视，尤其是对手动操作功能格外的重视，对此的一般解释为“手动功能对于维护设备实用性很强”，设备经常出现问题，需要在自动控制的过程中进行手动操作，或者也有说要在手动操作时，进行自动控制操作的。但是对于一个完善的控制程序来讲，实现设备手动操作和自动控制功能及其两者的切换，不仅是可实现的也是应该实现的。如果说有不足的话，那就是，程序的复杂性会强一些，设计人员需要合理的分配手自动的功能并做好互不干涉的功能。

PLC如何远程控制、调试？贝锐蒲公英二层组网功能一招搞定

在制造、交通、能源、采矿等领域，工业物联网是热门话题，各类采集、控制器、控制传感器通过网络互联，实现信息实时共享、交互后，不仅能快速了解生产过程数据，还能用于设备远程、调试维护等场景，对优化生产过程、提高生产效率、降低制造成本都有显著的提升效果。

对于工业物联网的打造，企业需要实现工业设备、信息系统、业务流程、人员之间的互联，其中会涉及复杂的技术过程和大量的金钱成本，对企业产生不小的挑战。

因此，为了解决企业在搭建工业物联网过程中的各类痛点，国产远程连接服务创领者贝锐旗下品牌贝锐蒲公英推出了相关的解决方案。

首先，由于工业设备往往位于分散在各地的制造工厂或是户外，且不同地区通常使用了不同的网络运营商，为了高效实现海量数据的远程采集，贝锐蒲公英具备自研SD-WAN组网能力，可在任意网络环境下组建异地虚拟局域网。

并且，贝锐蒲公英还实现了更进一步的二层组网，使得组建的虚拟异地局域网，可以真正达到本地局域网的通讯效果。

比如：各类PLC设备往往会采用特殊的工业协议或是私有协议，并非TCP/UDP之类的标准通讯协议，基于网络层的三层组建的虚拟局域网往往无法直接实现互通，串口服务器可能无法扫描并发现远程的串口设备，需要涉及复杂的协议转换。

如果使用贝锐蒲公英二层组网搭建异地虚拟局域网，组网设备数据链路层以上协议可直接互访，各地组网成员具有统一的IP网段，真正达到本地局域网的通讯效果，能够避免上述问题，从而大幅降低了工业物联网搭建过程中的技术成本。

值得一提的是，蒲公英组网的过程也相当简便，只需在各地机房内部署蒲公英工业路由器，并通过其内置的4G、5G蜂窝网络，或接入宽带联网。

例如：蒲公英工业路由器R300系列，不只是内置了异地组网能力，同时提供了强大的网络接入能力，除了基于常见的有线宽带入网，支持双频Wi-Fi，还具备5G、4G蜂窝网络接入能力，可用于不便于布线的户外环境。

此外，对于接入工业终端设备，蒲公英工业路由器R300系列，在RJ45网口的基础之上，还可支持RS485、RS232之类的工业串行接口，满足工业设备的网络通讯需求。

完成工业设备的网络接入后，再通过蒲公英云端管理平台设置、组网，并启用二层直连模式，即可实现下方终端设备的互联互通，达到和本地局域网一致的访问效果，满足PLC等串口设备的远程数据互通、局域网扫描发现需求。

同时，远程人员、设备安装并登录蒲公英软件客户端，验证通过后即可加入组网，满足远程运维、数据采集等需求。

除了上述工业物联场景，贝锐蒲公英还成功应用于多个不同领域，包括多分支机构间信息互通、连锁门店运营管理、远程办公、工业物联网以及视频监控等应用场景，满足不同企业和个人的远程互联互通需求。

发展至今，贝锐蒲公英已经拥有超过400万用户，服务了3万多家企业及组织。未来，贝锐蒲公英将继续致力于为用户提供专业、安全、可靠且易于部署的智慧网络解决方案。

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