PLC编程从入门到精通 第一部分：PLC入门知识 1、PLC概述 1、PLC概述 PLC，全称ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器， 是一种专门为工业环境设计的数字运算控制器。它采用一种可编程的 存储器，用于存储执行特定任务的控制程序，并且通过输入输出模块， 实现对工业生产过程的实时监控和精确控制。 PLC的历史可以追溯到1960年代，当时美国通用电气公司开发了世 界上第一台PLC，大多数都用在取代传统的继电器控制管理系统。随着计算机 技术和微电子技术的持续不断的发展，PLC的性能和功能也不断的提高，逐渐 成为现代工业自动化领域的核心组件。 2、PLC常用术语和分类 PLC在应用过程中，形成了一些常用的术语和分类。例如，根据应用 领域不同，PLC可以分为以下几类： a.机器人控制系统：用于控制工业机器人的运动轨迹和姿态，实现 自动化生产线上的各种任务。 b.流水线控制系统：用于控制生产线的各个环节，确保生产流程的 顺畅和生产效率的提高。 c.温度控制系统：用于控制工业生产过程中的温度、湿度等参数， 保证产品的质量和稳定性。 d.压力控制系统：用于控制工业生产过程中的压力参数，保证生产 过程的安全和稳定。 e.液位控制系统：用于控制工业生产过程中的液位高度，保证生产 过程的稳定和高效。 3、PLC的基本组成和原理 PLC的基本组成包括以下几个部分： a.中央处理器（CPU）：PLC的神经中枢，负责接收和执行用户程序， 以及处理各种数据信息。 b.存储器：用于存储用户程序、系统程序和数据信息。 c.输入输出模块（I/O模块）：负责PLC与工业现场之间的信号交 换，将现场信号转换为PLC可处理的数字信号，以及将PLC的数字信 号转换为现场设备可执行的模拟信号。 d.电源模块：为PLC各部件提供稳定的工作电压和电流。 PLC的工作原理可以概括为以下几个步骤： a.扫描：PLC通过扫描方式依次读取用户程序，并对程序进行语法 检查和解释。 b.执行：PLC根据用户程序的控制逻辑，对输入信号进行采样，并 根据采样结果进行相应的计算和处理，最终输出控制信号到输出模块。 c.刷新：PLC将输出模块的模拟信号转换为数字信号，并将结果刷 新到存储器中，等待下一个扫描周期的到来。 PLC编程从入门到精通的过程中，需要掌握以上PLC概述、常用术语 和分类以及基本组成和原理等基础知识。在此基础上，通过不断实践 和学习，逐步深入了解PLC的应用和编程技巧。通过合理的编程方法 和优化措施，可以提高PLC控制系统的性能和稳定性，为现代工业自 动化发展做出贡献。 2、PLC编程基础 PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）是工业 自动化领域的重要组件，用于控制机器和过程。要有效地使用PLC， 需要了解基础的编程概念和技巧。以下是关于PLC编程基础的关键知 识点： a.编程语言概述 PLC编程涉及多种语言，包括图形编程语言（如梯形图和功能块图） 和文本编程语言（如结构化文本和指令列表）。根据需要选择合适的 编程语言，以便更轻松地实现特定的控制策略。 梯形图（LadderDiagram）是最常用的PLC编程语言之一，它采用“梯 形”结构来表达程序逻辑。梯形图具有直观易懂的优点，可以轻松地 实现顺序控制和逻辑控制。 功能块图（FunctionBlockDiagram）是另一种图形编程语言，它将 程序分解为一系列功能块。每个功能块代表特定的控制功能，可以通 过连接这些功能块来实现复杂的控制策略。 结构化文本（StructuredText）和指令列表（InstructionList） 是两种文本编程语言。结构化文本采用类似于自然语言的语法结构， 易于编写和理解。指令列表则是一种基于指令的编程语言，它由一系 列指令构成，每个指令对应一个特定的控制操作。 b.硬件接口与通信 PLC的硬件接口包括串行接口和以太网接口。串行接口用于连接PLC 与远程设备，如传感器和执行器。以太网接口则用于将PLC连接到工 业网络，以便实现集中监控和远程控制。了解这些接口的特性以及它 们与不同类型的设备的兼容性，对于选择合适的接口进行编程至关重 要。 通信协议是指PLC与其他设备之间传输数据时使用的标准规则。常见 的通信协议包括Modbus、Profinet和EtherCAT等。在编程之前，需 要确定所使用的通信协议，以便正确地设置通信参数并编写通信程序。 c.常用编程工具介绍 有多种PLC编程工具可供选择，包括HMI（人机界面）软件、图形编 程软件和文本编程软件。HMI软件用于创建用户界面，以便操作人员 监控和控制PLC系统。图形编程软件（如TIAPortal和SoftPLC） 提供图形化的编程环境，使PLC编程更加直观。文本编程软件（如 Codesys）则提供文本编程语言编辑器，适用于编写结构化文本和指 令列表等文本编程语言。每个编程工具都有其特定的优点和适用场景， 需要根据实际需要选择合适的工具进行编程。 总结 PLC编程基础是实现从入门到精通的关键步骤。了解PLC的编程语言、 硬件接口与通信以及常用编程工具，将有助于大家更好地理解和应用 PLC技术。通过不断地实践和应用这些知识，大家将慢慢的变成为PLC编 程领域的专家。 第二部分：PLC编程语言及指令系统 1、PLC编程语言 PLC（可编程逻辑控制器）是工业自动化领域的重要设备，用于控制 机器和过程。PLC编程语言是程序员用来编写控制程序的语言。常见 的PLC编程语言有LadderLogic、StructuredText、FunctionBlock Diagram和SequentialFunctionChart等。 1、PLC编程语言——LadderLogic（梯形图） LadderLogic是一种图形化编程语言，它是基于电路逻辑的，通常 用于初学者快速入门。在LadderLogic中，程序由一系列梯形图构 成，每个梯形图代表一个逻辑功能，例如“如果-那么-否则”语句。 LadderLogic的优点是直观易懂，但它的缺点是对于复杂的控制程 序，难以管理和维护。 2、PLC编程语言——StructuredText（结构化文本） StructuredText是一种类似于计算机编程语言的文本化编程语言， 它采用严格的语法规则和结构，可以编写复杂的控制程序。在 StructuredText中，程序由一系列关键词和变量组成，例如 “IF-THEN-ELSE”语句和“FOR”循环等。StructuredText的优点 是可读性强，可维护性高，但它的缺点是需要学习特定的语法规则。 3、PLC 编程语言——Function Block Diagram（功能块图） Function Block Diagram 是一种图形化编程语言，它采用功能块和 连线的方式表示程序的控制逻辑。在Function Block Diagram 中， 程序由一系列功能块组成，每个功能块代表一个特定的控制功能，例 如计数器、定时器和数学运算等。Function Block Diagram 的优点 是直观易懂，适合于经验丰富的工程师使用，但它的缺点是对于复杂 的控制程序，难以管理和维护。 4、PLC 编程语言——Sequential Function Chart（顺序功能图） Sequential Function Chart 是一种图形化编程语言，它采用流程图 的形式表示程序的控制逻辑。在Sequential Function Chart 中，程 序由一系列步骤组成，每个步骤代表一个特定的控制功能，例如启动、 停止和故障处理等。Sequential Function Chart 的优点是直观易懂， 适合于新手入门，但它的缺点是对于复杂的控制程序，难以管理和维 护。 总之，PLC 编程语言的选用要根据具体应用场景和个人经验来决定。 对于初学者而言，建议从Ladder Logic或Sequential Function Chart 入手，掌握基本的控制逻辑后再逐步学习Structured Text 和 Function Block Diagram 等更高级的语言。在实际应用中，要根据 具体控制要求和设备性能来选择合适的PLC 编程语言，以确保控制程 序的正确性和可靠性。 2、常用指令系统 在PLC 编程中，常用的指令系统包括以下几类：AND/OR/XOR 指令、 计时器和计数器指令、比较和算术运算指令、数据处理指令以及移位 和循环指令。这些指令在PLC 编程中具有广泛的应用，下面将逐一介 绍。 2.1 AND/OR/XOR 指令 AND、OR 和XOR 是三种基本的逻辑指令，用于实现逻辑运算。AND 指 令用于将两个输入信号同时为1 时，输出信号为1。OR 指令用于将两 个输入信号中任意一个为1 时，输出信号为1。XOR 指令用于将两个 输入信号不同为1 时，输出信号为1。 在实际应用中，这些指令可以用于实现各种逻辑控制，如启动、停止、 正反转等。例如，使用AND 指令实现输入信号和条件同时满足时的控 制逻辑，使用OR 指令实现任一输入信号满足时的控制逻辑，使用XOR 指令实现两个输入信号不同时的控制逻辑。 2.2 计时器和计数器指令 计时器和计数器指令用于实现时间的延迟和计数值的统计。计时器指 令可以在输入信号触发后，经过一定的时间延迟后输出信号。计数器 指令可以对输入信号进行计数，达到设定值后输出信号。 在实际应用中，这些指令可以用于实现各种时间控制和计数控制，如 延时启动、定时停机、计件生产等。例如，使用计时器指令实现输入 信号触发后延时一定的时间再输出信号，使用计数器指令实现统计输 入信号的个数并达到设定值后输出信号。 2.3 比较和算术运算指令 比较和算术运算指令用于比较两个值的大小关系以及进行基本的算 术运算。比较指令可以比较两个输入信号的大小关系，输出信号为真 或假。算术运算指令可以对两个输入信号进行加、减、乘、除等基本 运算，输出运算结果。 在实际应用中，这些指令可以用于实现各种比较和算术运算控制，如 大小判断、数值运算等。例如，使用比较指令实现两个输入信号大小 关系的比较，输出信号控制后续电路的运行，使用算术运算指令实现 两个输入信号的加减乘除等基本运算，输出结果供后续电路使用。 2.4 数据处理指令 数据处理指令用于处理输入的数据，包括数据的输入、输出、转换等。 PLC 编程中常常需要处理各种数据，如模拟量数据、数字量数据等。 因此，数据处理指令在PLC 编程中具有重要的作用。 在实际应用中，这些指令可以用于实现各种数据处理和控制，如数据 的采集、滤波、运算、转换等。例如，使用数据处理指令将模拟量数 据采集到PLC 中并转换为数字量数据，对数字量数据进行滤波和运算 等处理后，输出控制信号控制后续电路的运行。 2.5 移位和循环指令 移位和循环指令用于将输入信号进行移位和循环操作。移位指令可以 将输入信号向左或向右移动指定的位数，循环指令可以将输入信号循 环移位指定的次数。 在实际应用中，这些指令可以用于实现各种移位和循环控制，如位移 启动、循环计数等。例如，使用移位指令将输入信号向左移动两位后 输出信号，实现输入信号的倍频控制，使用循环指令实现输入信号的 循环计数控制。 综上所述，PLC 编程中的常用指令系统包括了AND/OR/XOR 指令、计 时器和计数器指令、比较和算术运算指令、数据处理指令以及移位和 循环指令。这些指令在PLC 编程中具有广泛的应用，可以实现各种逻 辑、时间、比较、算术运算、数据处理以及移位和循环控制。通过深 入学习和掌握这些指令的使用方法，可以更好地应对实际应用中的各 种复杂控制需求，提升PLC 编程的能力和水平。 第三部分：PLC 应用案例与实战 1、简单程序设计与实现 在PLC 编程中，点动控制、自锁控制和互锁控制是三种常见的程序设 计方法。这些控制方法在工业自动化领域中具有重要的应用价值，掌 握这些方法能帮助工程师们更好地进行控制管理系统设计。接下来，本文 将详细介绍这三种控制方法的程序设计和实现过程。