PLC學習與應用的相關問題

摘要：在稍大或一般規(guī)模的電氣系統(tǒng)中都可以見到PLC的身影，它是整個控制系統(tǒng)的核心，大部分的控制命令都是從它這里發(fā)出的，由此可見PLC的重要性以及從事自動控制行業(yè)熟練掌握PLC的必要性。文章對工業(yè)PLC做了介紹，對于學習和在工業(yè)中運用PLC進行了探討并以實例形式講解。

關鍵詞：PLC；自動化控制；CPU；工業(yè)流程

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0152-03

1 PLC的介紹

PLC是現(xiàn)在工業(yè)普遍使用的一種自動化控制裝置，它的英文原名為programable logic control，簡稱為PLC，中文名為“可編程邏輯控制器”。PLC的誕生是有其歷史的必然性的，在PLC出現(xiàn)之前離散控制中主要的電氣元件是控制繼電器，是一種機械式的元器件，它靠觸點開閉來實現(xiàn)接通與斷開。這種元件的缺點是：動作慢；壽命短，可靠性差；邏輯修改費時費力等，隨著工業(yè)的發(fā)展這類控制元件在控制領域退到次要的位置是歷史的必然，而隨著集成電路等微電子技術的發(fā)展PLC應運而生。在稍大或一般規(guī)模的電氣系統(tǒng)中都可以見到PLC的身影，它是整個控制系統(tǒng)的核心，大部分的控制命令都是從它這里發(fā)出的，由此可見PLC的重要性以及從事自動控制行業(yè)熟練掌握PLC的必要性。

目前我國PLC的生產(chǎn)廠家較多，型號更是數(shù)不可數(shù)，應用較多的有西門子、三菱、AB、歐姆龍等。各廠家PLC的硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)都是封閉的，因此PLC之間的互換性很差，例如大部分廠家使用專用的控制總線和網(wǎng)絡協(xié)議，不同廠家PLC的編程語言在表達方式和程序語法上有所不同，雖然IEC專門為PLC制定了標準，但是很多PLC廠家是按照原來的指標生產(chǎn)。由于非標情況的普遍存在，所以對于PLC學習在品牌方面是要有選擇的，關于這個問題在下面會有我的個人觀點。

2.4 輸入/輸出單元

2.4.1 輸入單元用來進行輸入信號的隔離濾波及電平轉(zhuǎn)換；輸出單元用來對PLC的輸出進行放大及電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動控制對象。輸入接口電路由濾波電路、光電隔離電路和輸入內(nèi)部電路電路組成。

2.4.2 輸出接口電路由輸出鎖存器、電平轉(zhuǎn)換電路及輸出功率放大電路組成。PLC功率輸出電路有3種形式：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。

3 PLC的工作過程

PLC在通電后，首先進行初始化，然后選擇工作狀態(tài)，工作狀態(tài)包括編程狀態(tài)、運行狀態(tài)等。對于普通用戶來講，我們需要較多關注的是編程狀態(tài)的運行過程。PLC在運行狀態(tài)指令的動作過程大體可分為三個階段：

3.1 輸入采樣階段

該階段又叫輸入刷新階段。PLC以掃描的方式順序讀入外面信號的輸入狀態(tài)，并將此狀態(tài)傳送到輸入映像存儲器中。

3.2 用戶指令執(zhí)行階段

PLC執(zhí)行用戶程序，根據(jù)梯形圖的順序先左后右，從上到下對每一條指令進行讀取及進行解釋，并從輸入映像存儲器和輸出映像存儲器中讀取輸入和輸出狀態(tài)，結(jié)合原來各軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，進行邏輯運算，并將運算結(jié)果存入相應的寄存器中，然后再執(zhí)行下一條指令，直到

結(jié)束。

3.3 結(jié)果輸出階段

該階段也叫輸出刷新階段。指令執(zhí)行階段完成后，輸入映像存儲器的狀態(tài)成批的輸出到輸出所存寄存器中，輸出所存寄存器一一對應著物理點輸出口進行實際輸出。

輸入刷新、程序執(zhí)行及輸出刷新構(gòu)成了PLC執(zhí)行用戶程序的一個掃描周期。

4 PLC的編程學習及學習方法

就個人經(jīng)驗而言，學習PLC編程最有效的方法就是實際操作。實際操作是一種先操作后思考，思考后尋找答案再操作的過程。這個過程是一個直觀的過程，也是一個可以引導深度思考的過程。在學習PLC的過程中發(fā)散思考或者舉一反三的思維對于學習是很有幫助的。下面我們一個小例子來說明下這個過程。

這樣一臺電機的啟動停止程序就編寫好了，在這個過程先實際操作，然后測試的時候發(fā)現(xiàn)問題，為什么會出現(xiàn)這樣的問題，怎么解決這個問題，當問題解決了，會發(fā)現(xiàn)自己的能力有了一個不小的提升，這樣的學習與實際貼合比較近。當然要想學得深，前面說過舉一反三是必須的，例如上面的這個例子，一臺電機是這樣控制，如果兩臺呢，三臺呢，如果是要實現(xiàn)工業(yè)上經(jīng)常用到的星三角啟動控制呢？每提出一個問題就需要用實際操作來解答，解答的過程就是能力提升的過程。這樣與實際工作相結(jié)合，提出問題，去實踐，然后發(fā)現(xiàn)問題，解決它，重復這個過程就會發(fā)現(xiàn)PLC的編程學習是很簡單的，很有趣的，并不抽象與枯燥。

當然我上面所說的這種方法對于新手入門可能是很適用的，尤其對于剛剛從事自動控制或者有現(xiàn)場工作經(jīng)驗的人來說更合適。當入門后，我們會發(fā)現(xiàn)能力的提升進入了一個相對平緩的階段，這個階段已經(jīng)不是哪條指令的用法或者語句功能實現(xiàn)的效果，而是一個更高層面的提升，需要更多項目經(jīng)驗和千錘百煉的編程技巧，更需要現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗作為輔助，當然這個層面的問題不是我們這段文字能說清楚的。

由于當前PLC的品牌較多，種類也很繁雜，選擇一個易于學習且應用比較廣泛的品牌和型號也是很重要的，這里我個人推薦將西門子S7-300作為入門的目標進行學習。當前PLC的品牌中西門子是市場份額最大的品牌，同時S7-300也是西門子中一款承上啟下應用廣泛的產(chǎn)品，當然除了市場占有率這方面，西門子技術資料的開放性也是很重要的一點，在學習過程中查閱資料是必不可少的，這些資料在西門子中國和其他網(wǎng)站上很容易找到，這種便利性對于初學者來說是很重要的。

5 西門子PLC的工業(yè)應用的過程

上面介紹了我個人的一些PLC的基本組成和PLC編程學習的方法。當然在實際工作中我們要編程調(diào)試程序并非這么簡單。下面就以西門子S7-300為例，說下拿到一個工程到現(xiàn)場調(diào)試的一些大體的流程。endprint

（1）了解工業(yè)流程和工藝要求，對整個工藝要實現(xiàn)的標準和重點地方做到心中有數(shù)。這個是非常重要的，有了這些了解才會將程序的框架設計得更合理，對細節(jié)把握的更準確。

（2）硬件組態(tài)，在STEP-7中選擇相應的型號進行組態(tài)并進行編譯。

（3）將電氣圖紙的原理圖中PLC的各點功能與硬件組態(tài)的各點進行對應，并在符號表中進行編寫，需要注意的是如果符號表組織合理的話對于后面程序效率的編寫可以有很大的幫助，這個需要個人在實際工作中自己摸索。

（4）以上工作完畢，就可以進行程序編寫了。如果工程較大，需要按照一定規(guī)律將程序分塊編寫，以便程序的修改和程序段的查找。程序編寫中如果對于部分功能能否實現(xiàn)沒把握，可以用仿真軟件進行測試。對于新手，仿真軟件可是解惑的利器，可以多加利用，除此之外還要多查資料，多看系統(tǒng)里的資料，也是非常有好處的。

（5）程序編寫完成后，如果用到觸摸屏等人機界面，然后需要做這個工作，當然這又牽扯到了觸摸屏的應用以及通訊等問題。

（6）剩下的就是現(xiàn)場的檢驗了，只通過人的思維運作產(chǎn)生的程序很難與現(xiàn)場的實際貼合得天衣無縫，絕大多數(shù)的時候需要進行調(diào)整，或大或小的調(diào)整。完成這一步，一個較為完整的項目便做完了，它是滿足實際需要的完善的成品。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動控制設備的更新?lián)Q代非?？?，知識更新的速度有時候讓人很難跟上，所以掌握適合自己的學習方法是非常重要的。在這篇文章中我只是想說下自己的一些看法，希望能起到拋磚引玉的作用。接受枯燥的文字資料有時候確實是一個挺難得的事，由實際操作出發(fā)可能對部分人來說更適合一些。對于學習方面的問題，我個人一直有個想法，可以用一句大家早已熟知的話來表達：授人以魚，不如授人以漁，長篇介紹某條指令的用法不如將個人對于學習的一點淺見表達出來，這是我這篇文字的出發(fā)點，也是主要想表達的東西。這篇文字介紹了PLC的發(fā)展，基本知識和學習方法以及工業(yè)中應用的步驟，希望對剛涉及自控行業(yè)和有志從事該領域的朋友們有所啟發(fā)。

參考文獻

[1] 陳忠華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：2-3.

[2] 張運剛，宋小春，郭武強.西門子S7-300/400PLC技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2010：1-2.

作者簡介：李士行（1982—），男，山東濟南人，濟南鋼鐵集團重工機械有限公司助理工程師，研究方向：電氣設計和現(xiàn)場調(diào)試。

（責任編輯：秦遜玉）endprint

（1）了解工業(yè)流程和工藝要求，對整個工藝要實現(xiàn)的標準和重點地方做到心中有數(shù)。這個是非常重要的，有了這些了解才會將程序的框架設計得更合理，對細節(jié)把握的更準確。

（2）硬件組態(tài)，在STEP-7中選擇相應的型號進行組態(tài)并進行編譯。

（3）將電氣圖紙的原理圖中PLC的各點功能與硬件組態(tài)的各點進行對應，并在符號表中進行編寫，需要注意的是如果符號表組織合理的話對于后面程序效率的編寫可以有很大的幫助，這個需要個人在實際工作中自己摸索。

（4）以上工作完畢，就可以進行程序編寫了。如果工程較大，需要按照一定規(guī)律將程序分塊編寫，以便程序的修改和程序段的查找。程序編寫中如果對于部分功能能否實現(xiàn)沒把握，可以用仿真軟件進行測試。對于新手，仿真軟件可是解惑的利器，可以多加利用，除此之外還要多查資料，多看系統(tǒng)里的資料，也是非常有好處的。

（5）程序編寫完成后，如果用到觸摸屏等人機界面，然后需要做這個工作，當然這又牽扯到了觸摸屏的應用以及通訊等問題。

（6）剩下的就是現(xiàn)場的檢驗了，只通過人的思維運作產(chǎn)生的程序很難與現(xiàn)場的實際貼合得天衣無縫，絕大多數(shù)的時候需要進行調(diào)整，或大或小的調(diào)整。完成這一步，一個較為完整的項目便做完了，它是滿足實際需要的完善的成品。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動控制設備的更新?lián)Q代非?？欤R更新的速度有時候讓人很難跟上，所以掌握適合自己的學習方法是非常重要的。在這篇文章中我只是想說下自己的一些看法，希望能起到拋磚引玉的作用。接受枯燥的文字資料有時候確實是一個挺難得的事，由實際操作出發(fā)可能對部分人來說更適合一些。對于學習方面的問題，我個人一直有個想法，可以用一句大家早已熟知的話來表達：授人以魚，不如授人以漁，長篇介紹某條指令的用法不如將個人對于學習的一點淺見表達出來，這是我這篇文字的出發(fā)點，也是主要想表達的東西。這篇文字介紹了PLC的發(fā)展，基本知識和學習方法以及工業(yè)中應用的步驟，希望對剛涉及自控行業(yè)和有志從事該領域的朋友們有所啟發(fā)。

參考文獻

[1] 陳忠華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：2-3.

[2] 張運剛，宋小春，郭武強.西門子S7-300/400PLC技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2010：1-2.

作者簡介：李士行（1982—），男，山東濟南人，濟南鋼鐵集團重工機械有限公司助理工程師，研究方向：電氣設計和現(xiàn)場調(diào)試。

（責任編輯：秦遜玉）endprint

（1）了解工業(yè)流程和工藝要求，對整個工藝要實現(xiàn)的標準和重點地方做到心中有數(shù)。這個是非常重要的，有了這些了解才會將程序的框架設計得更合理，對細節(jié)把握的更準確。

（2）硬件組態(tài)，在STEP-7中選擇相應的型號進行組態(tài)并進行編譯。

（3）將電氣圖紙的原理圖中PLC的各點功能與硬件組態(tài)的各點進行對應，并在符號表中進行編寫，需要注意的是如果符號表組織合理的話對于后面程序效率的編寫可以有很大的幫助，這個需要個人在實際工作中自己摸索。

（4）以上工作完畢，就可以進行程序編寫了。如果工程較大，需要按照一定規(guī)律將程序分塊編寫，以便程序的修改和程序段的查找。程序編寫中如果對于部分功能能否實現(xiàn)沒把握，可以用仿真軟件進行測試。對于新手，仿真軟件可是解惑的利器，可以多加利用，除此之外還要多查資料，多看系統(tǒng)里的資料，也是非常有好處的。

（5）程序編寫完成后，如果用到觸摸屏等人機界面，然后需要做這個工作，當然這又牽扯到了觸摸屏的應用以及通訊等問題。

（6）剩下的就是現(xiàn)場的檢驗了，只通過人的思維運作產(chǎn)生的程序很難與現(xiàn)場的實際貼合得天衣無縫，絕大多數(shù)的時候需要進行調(diào)整，或大或小的調(diào)整。完成這一步，一個較為完整的項目便做完了，它是滿足實際需要的完善的成品。

6 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動控制設備的更新?lián)Q代非?？?，知識更新的速度有時候讓人很難跟上，所以掌握適合自己的學習方法是非常重要的。在這篇文章中我只是想說下自己的一些看法，希望能起到拋磚引玉的作用。接受枯燥的文字資料有時候確實是一個挺難得的事，由實際操作出發(fā)可能對部分人來說更適合一些。對于學習方面的問題，我個人一直有個想法，可以用一句大家早已熟知的話來表達：授人以魚，不如授人以漁，長篇介紹某條指令的用法不如將個人對于學習的一點淺見表達出來，這是我這篇文字的出發(fā)點，也是主要想表達的東西。這篇文字介紹了PLC的發(fā)展，基本知識和學習方法以及工業(yè)中應用的步驟，希望對剛涉及自控行業(yè)和有志從事該領域的朋友們有所啟發(fā)。

參考文獻

[1] 陳忠華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：2-3.

[2] 張運剛，宋小春，郭武強.西門子S7-300/400PLC技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2010：1-2.

作者簡介：李士行（1982—），男，山東濟南人，濟南鋼鐵集團重工機械有限公司助理工程師，研究方向：電氣設計和現(xiàn)場調(diào)試。

（責任編輯：秦遜玉）endprint