从零开始学习PLC，入门到精通的阶段过程，做一个合格的工控人

PLC的学习是一个逐步渐进的过程，所接触的东西也是从简到易，从刚开始的开关、接触器、中继、热继、指示灯控制跨越到传感器、编码器、变频器、伺服系统、通信的控制。中间有一个很大的跨度，也就是说中间我们需要储备和掌握大量的相关内容，有一个阶段化的过程。今天我们就来说说有关PLC控制的分类，从简单入门，做一个合格的工控人。

我们首先从下图的各种元器件的认识开始，有变频器、普通三相电机，编码器、按钮开关，伺服驱动器、伺服电机，温度传感器、温度变送器，电子比例调压阀，指示灯、中继、接触器一些我们在工控中常用的电气元件。

PLC控制电气元件

PLC的学习大致分为开关量、模拟量、通信这三部分内容，控制的电气元件主要有逻辑开关器件、变频器驱动系统、伺服驱动系统、传感器的控制和数据采集系统。从PLC的角度看有输入、输出、通信系统，输入分为开关量输入如按钮、旋钮、脚踏开关等普通输入，编码器脉冲的高速输入；输出有中继、接触器、指示灯等普通输出，还有控制伺服驱动使用的高速脉冲输出。除了开关量的输入和输出，还有模拟量的输入与输出，比如变频器频率的控制、气阀调节使用的模拟量输出控制，电流信号、温度信号的采集使用的模拟量输入。Plc与一些支持通信设置进行的通信控制，如变频器、伺服、传感器等设备。

PLC输入输出分类

另外，我们的plc要想全部控制这些外围设备，光靠基本单元是不够的，还需要额外的扩展模块，如下图的选型组合，基本单元是FX3g-40mt,控制模拟量的输出需要DA模块如FX2N-4DA,采集传感器模拟量信号的AD模块如FX3U-4AD，通信有两个通道，通道1通过FX3G-CNV-ADP连接一个FX3U-485ADP通信适配器,通道2连接的是FX3G-485BD的通信板。如果输入输出端子不够还可以再右侧继续安装扩展模块。

PLC扩展模块

开关量， 以上的外围控制设备和PLC模块选型了解后，我们需要大致了解有关编程的内容，建议新手还是从梯形图开始了解继电器控制电路的原理，从逻辑开关控制开始学习，编写简单的程序控制电机正反转、星三角降压启动、自锁、互锁梯形图，对中继、接触器实现控制，可适当定时器的使用完成延迟启动的功能，这期间主要掌握”位”概念的控制。

模拟量， 接下来的学习主要对象还是电机，这时候可以尝试模拟量的控制，主要是变频器控制，对设置、接线、控制需要理解，主要参考变频器手册，动手完成接线和功能设置，这时候要对数据进行简单的运算处理，把数字量、模拟量、实际工程量的计算转换要熟悉和明白。当这些完成后我们对模拟量的学习基本掌握，后面我们对一些控制设备采用模拟量进行控制如电子调压阀，以及各种传感器的数据显示，如电阻尺、温度传感器、电机电流的数据采集，对一些常用的0~10v、0~20ma、4~20ma等控制信号要熟悉，这些都是PLC的标准信号，如果不是我们还要使用变送器进行转换。

高速输入 ，模拟量的学习后，我们下面要学习的是高速输入、输出，在一些定位要求比较高的设备上，我们需要对电机反馈的位置信号进行提取以控制工装准确定位，或者电机转速精确控制上，编码器是必不可少的，这就涉及到高速输入，高速输入的频率很大会不在plc的运算周期，必须采用特殊的高速计数器中断采集编码器的脉冲信号，这时候要学会脉冲数量与实际距离的转换，了解编码器的分辨率、丝杆的螺纹距、同步带的轴经，经过计算我们可以得到电机实际的位置。

高速输出， 对于要求更加严格的定位要求我们需要选用伺服电机来控制，因为伺服电机自动编码器它是一个完整的闭环系统，因此定位特别的准确。像变频器一样，学习手册、设置方法、接线、控制模式，对于定位功能，我们一般选用位置模式，采用脉冲+方向进行控制，这时要对plc的运动控制指令进行学习、了解。

通信， 最后要说的就是通信，通信的难点在于它的数据传送、数制的转换、校验码的计算，特别涉及到计算机原理，用采用的协议是MODBUS，接口类型有RS485、RS232，新手在这一块很容易搞混淆。在接线、通信设置上很难理解，这块我们还是先参考和套用现成的程序来完成通信控制，然后慢慢理解程序编写的意思，边学边调试慢慢掌握。

以上就是我们学习PLC的过程和阶段化需要掌握的内容，plc的入门很简单，想要精通却很难，任何事都是这样越到后面需要学习的东西越多。

FX3UPLC+FX3U-4AD模块进行恒温PID控制

在上一篇的速度PID控制的文章中，我们已经介绍了关于PID指令以及相关参数的具体应用。所以本篇文章，主要是给出程序部分。

首先在给出程序之前，我们先了解一下以下几个概念：

1.市电电压的过零性：我们平常在用的市电电压为交流220V，它的频率是50HZ，因此1秒种内，它会出现50个正弦波形，得出每个波形的周期是20ms，而过零性的现象就是：当在每个上半波形或者下半波形内，如果此时固态继电器需要关断或者导通，那么是不能马上关断或者导通的，必须等到过了下一个零点后，才能关断或者导通。因此，我们当我们用固态继电器控制市电时，必须考虑将导通时间大于10ms。

2.PWM指令：PWM S1 S2 D，其中S1是脉宽，S2是周期，它们的单位都是ms。所以根据上面说的过零性，S1的值必须大于10才行。S1➗S2✖️额定功率实时输出功率，当S1S2时，就是全功率运行。另外，S2不能过长，因为它是以ms为单位，比如，将S1设置为1000，S2设置为10000，看似很合理，输出功率10%，感觉能把水加热，但是实际情况是，1秒加热，99秒不加热，那你说，这能加热到目标温度吗？显然不行。所以，一般我们将S2设置成1000。

好了，我们言归正传，下面是FX3U-4AD模块参数设置：

#0：由于我的温度变送器是4-20ma的量程，因此我们将4号通道设置成3。

#5：我们选择平均次数，平均次数根据需求来，可以设的大点，这样温度变化就能稳定一些。

#13：通道4的实时温度数据。

硬件接线：主要是4AD和温度变送器的接线。固态继电器的太简单，就不画出来了。

模拟量算法：

4AD输入的是4ma-20ma，对应量程是0-16000。

温度变送器也是4ma-20ma，对应量程是-50°到400°。

因此我们直接略过4ma-20ma这组数据，直接让0-16000和-50°-400°进行耦合。

根据斜率方程式y=kx+b，然后得到两组列算式：

-50=0*k+b

400=16000*k+b

最后得出温度的计算公式：当前温度=（#13号数据*9）/320-50

有了上面的公式，我们就可以进行编程了，下面会贴出2种自整定的方法：

对了，提一句：加热是逆动作，制冷是正动作！

首先是极限循环法：

最后是阶跃响应法：

最后，这只是一个温控PID的框架，具体PID参数的设置，还是得依靠自己的经验，再结合自整定参数，根据现场情况进行修改。

附PID参数调整口诀：

参数整定找最佳，从小到大顺序查；先是比例后积分，最后再把微分加；曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；曲线偏离回复慢，积分时间往下降；曲线波动周期长，积分时间再加长；曲线振荡频率快，先把微分降下来；动差大来波动慢。微分时间应加长；理想曲线两个波，前高后低四比一；一看二调多分析，调节质量不会低；

若要反应增快，增大P减小I；

若要反应减慢，减小P增大I；

如果比例太大，会引起系统震荡；

如果积分太大，会引起系统迟钝。

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