plc教学课件大全

教学课件大全PLC工业自动化的核心控制技术全面解析第一章基础概念PLC什么是？工业应用重要性对比传统继电器PLC可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子PLC已成为现代工业自动化的核心组件，广泛系统，专为工业环境应用而设计它利用可编应用于制造业、电力、交通、水处理等领域程的存储器，存储执行逻辑运算、顺序控制、它能够提供高可靠性、灵活性和可扩展性，满定时、计数与算术操作等指令，通过数字或模足不同复杂度的自动化需求拟的输入输出控制各种机械或生产过程的工作原理简述PLCPLC采用循环扫描方式工作，在每个扫描周期内完成输入采样、程序执行和输出刷新三个基本步骤典型的扫描周期为几毫秒到几十毫秒，保证了对工业过程的实时控制实物图示及主要部件PLC模块输入输出模块CPU/作为PLC的核心，负责执行用户程输入模块接收来自传感器、开关等设序，处理输入输出信息，实现控制算备的信号；输出模块则向执行机构如法根据不同型号，CPU的处理速电机、阀门等发送控制信号模块类度、存储容量和功能特性各不相同型包括数字量和模拟量两种电源模块第二章硬件组成与分类PLCPLC按结构可分为紧凑型和模块型两大类紧凑型体积小，适合简单应用；模块型灵活可扩展，适合复杂控制系统根据处理能力和功能，可分为小型、中型和大型PLC三菱Allen BradleySiemens美国罗克韦尔自动化公司旗下品牌，在北美市德国西门子公司生产，在欧洲和全球市场占有日本三菱电机生产，在亚洲市场份额领先，以场占有率最高，产品线完整，从小型PLC到大重要地位，以可靠性高、集成度强著称，S7高速处理能力和紧凑设计闻名，FX系列广受型控制系统应有尽有系列尤为知名中小型应用欢迎简介Allen BradleyPLC美国市场占有率最高的自动化控制品牌Allen Bradley是罗克韦尔自动化公司的核心品牌，在北美工业自动化市场占据领导地位其产品线涵盖从微型控制器到大型分布式控制系统，满足不同规模工业应用需求代表型号MicroLogix1100•小型紧凑设计，10点基本I/O，可扩展至30点•内置以太网通信，支持远程编程和监控•数据记录功能和内置LCD显示屏•广泛应用于小型设备控制、简单生产线自动化编程软件RSLogix500/5000简介Siemens PLC欧洲工业自动化领导者西门子Siemens是全球领先的自动化技术供应商，其PLC产品以德国工艺闻名，在欧洲和全球市场占有重要份额西门子PLC以高可靠性、强大的集成能力和完善的生态系统著称S7-1200系列中小型应用的理想选择，具有强大的运算能力和丰富的通信选项内置以太网接口，支持Profinet协议，模块化设计便于扩展适用于独立机器控制和小型自动化系统SIMATIC STEP7软件TIA PortalTotally IntegratedAutomation集成开发环境的核心组件，支持LAD梯形图、FBD功能块图和SCL结构化文本等多种编程语言，提供强大的诊断和调试功能三菱简介PLC日本工业自动化代表品牌GX Works2编程软件三菱电机是日本领先的自动化控制设备制造商，其PLC在亚洲市场特别是中国、日本和东南亚地区占有重要份额三菱PLC以高速处理、稳定可靠和紧凑设计著三菱专用编程软件，支持梯形图、SFC顺序功能图等编程语言界面友好，提供丰富的功能库和调试工具，便于快速开发和故障排查称典型应用案例FX系列PLC•包装机械控制高速计数和定位功能•FX3U/FX3G中小型应用主力机型，高速处理•传送带系统精确的时序控制•FX5U新一代机型，性能更强，通信更灵活•温度控制内置PID算法实现精确控制•支持多种扩展模块，适应不同应用需求•数控机床与伺服系统完美配合•指令集丰富，程序执行效率高第三章编程语言与基础指令PLC梯形图编程基础逻辑门指令定时器与计数器梯形图LD是最常用的PLC编程语言，源自基本逻辑关系是PLC编程的核心，包括时间和计数控制是自动化中的关键功能继电器控制电路图，直观易懂由左右两条•与AND所有条件同时满足才执行•定时器Timer延时接通TON、延时垂直母线和连接它们的横向电路组成，模拟断开TOF、脉冲TP•或OR任一条件满足即可执行电流从左向右流动的路径•计数器Counter加计数CTU、减计•非NOT条件取反，满足变不满足•常开触点输入为1时导通数CTD、双向计数CTUD•复合逻辑多种逻辑组合使用•常闭触点输入为0时导通•线圈表示输出或中间结果重要指令详解置位与复位指令数据传送与比较指令数学运算指令这些指令用于控制输出或内部位的状态传送MOV将数据从源地址传送到目标地址基本运算加ADD、减SUB、乘MUL、除DIV置位SET条件满足时将输出置为1，即使条比较大于、小于、等于=、大于等于高级运算平方根SQRT、对数LOG、三件消失输出仍保持为1=等角函数等复位RESET条件满足时将输出置为0，清转换数据类型转换，如BCD与二进制转换数据处理平均值、最大最小值查找等除之前的置位状态应用场景过程计算、配方控制、PID运算等应用场景设备启停控制、故障锁定、状态保应用场景参数设定、阈值判断、数据处理等持等程序执行流程PLC程序扫描周期详解PLC以固定的扫描周期反复执行上述流程，一般为几毫秒到几十毫秒扫描周期越短，系统响应越快，但CPU负载越高复杂程序可能需要多个扫描周期才能完成一次完整执行中断与优先级处理为处理需要立即响应的事件，PLC支持中断机制中断类型包括时间中断、I/O中断、错误中断等中断程序具有高优先级，可打断正常扫描执行，完成后返回主程序继续执行程序调试与故障诊断技巧梯形图示例简单灯光控制程序上图展示了一个基本的梯形图程序，实现以下功能基本控制逻辑自锁功能定时控制当按钮X0按下，输出Y0灯点亮；当按钮通过并联内部继电器M0与输入X0，实现按使用定时器T0实现延时功能，例如灯光点X1按下，输出Y0熄灭这是最基本的点动下X0后灯保持点亮的功能，即使X0释放也亮5秒后自动熄灭，增加了程序的自动化程控制逻辑不会熄灭度第四章典型应用案例PLC水位控制系统交通信号灯控制包装生产线控制通过液位传感器检测水箱水位，PLC根据设定阈值PLC按预设时序控制红黄绿灯切换，可根据时段调PLC协调控制传送带、定位装置、包装机等设备，控制水泵启停，实现水位自动控制可设置高低限整配时方案结合车辆检测器实现智能控制，提高实现产品自动包装利用传感器检测产品位置和状位报警，防止溢出或干运行应用于水处理、化交通效率系统可扩展为多路口协调控制，减少拥态，确保包装精度系统集成计数、分类、质检等工、建筑等领域堵功能，提高生产效率案例分析液压机控制系统控制需求与流程分析PLC程序设计思路

1.安全操作双手按钮确认，防止误操作程序结构采用模块化设计，分为以下几个部分

2.工作模式手动/自动/调试三种模式切换•安全监测模块监控各安全互锁条件

3.压力控制实时监测并控制压力在安全范围•模式控制模块管理不同工作模式切换

4.位置控制控制液压缸精确定位•主控制模块实现核心工艺流程

5.报警功能过压、过温、油位低等异常报警•参数管理模块处理各类工艺参数

6.生产数据记录生产批次、压力曲线等数据•报警处理模块识别和处理异常情况•通信模块与上位机数据交换初始状态执行阶段设备上电自检，液压缸回到原位，系统进入待机状态双手确认启动，液压缸下压，达到设定压力后保压指定时间1234准备阶段完成阶段操作员放置工件，选择工作模式和参数压制完成，液压缸回升，系统等待下一循环案例分析气动锤击机控制设备动作逻辑定时与计数器应用气动锤击机主要用于金属零件成型、铆接等工序，其控制系统需要协调气缸、阀门等执行机构的精确在气动锤击机控制中，定时器和计数器发挥着关键作用动作•气缸延时控制使用TON定时器控制气缸动作时序

1.启动条件检查安全门关闭、气压正常•锤击间隔控制定时器确保连续锤击之间的适当间隔

2.工件定位确认通过接近开关检测工件位置•锤击次数控制计数器记录已完成的锤击次数

3.锤击动作控制控制气缸伸缩，实现精确锤击•批次管理高级计数器实现批次生产计数和管理

4.锤击力度调节通过调节气压控制锤击力度•气压稳定延时确保气压稳定后再执行锤击动作

5.循环次数控制根据不同工件要求设定锤击次数

6.完成信号输出工序完成后通知下一工位故障预防与安全设计安全联锁气压监测紧急停止使用硬件安全继电器配合PLC软件逻辑，实现双重安全保护持续监测系统气压，低于安全阈值时自动停机并报警防止因操作区域的安全门必须关闭且锁定，才允许设备运行气压不足导致锤击力度不够或动作异常第五章通信与网络PLC常用工业通信协议Modbus ProfibusEthernet/IP最古老也最广泛使用的工业协议之一，结构简单，易于实现分为RTU（串西门子开发的现场总线标准，传输速率高达12Mbps，适合大量数据传输基于标准以太网技术的工业协议，兼容普通网络设备，便于集成支持高速口）和TCP（以太网）两种版本适合简单数据交换，但功能相对有限Profibus DP用于设备级通信，Profibus PA适用于过程自动化数据传输和复杂网络拓扑，是现代工厂自动化的主流选择与人机界面（）集成PLC HMIHMI基本功能与设计原则典型HMI软件人机界面HMI是操作人员与控制系统交互的窗口，提供直观的可视化界面和操作方式西门子WinCC功能全面的SCADA软件，与西门子PLC无缝集成罗克韦尔FactoryTalk View适配Allen BradleyPLC的可视化平台•参数显示与设置展示运行参数，允许操作员调整设定值三菱GT Designer用于三菱GOT系列触摸屏的开发工具•状态监控通过图形化方式展示设备和过程状态威纶通EasyBuilder Pro简单易用的HMI编程软件•报警管理及时显示异常状况并记录历史报警信息昆仑通态MCGS国产知名组态软件•趋势分析以曲线图等形式显示关键参数变化趋势•权限管理不同级别用户具有不同的操作权限PLC数据可视化•配方管理存储和调用不同产品的工艺参数实现PLC与HMI通信的关键步骤HMI设计原则

1.确定通信协议和物理连接方式

1.简洁明了避免信息过载，突出关键数据

2.在HMI软件中配置通信驱动

2.层次清晰按功能逻辑组织页面和导航

3.创建变量标签并映射到PLC地址

3.一致性保持界面元素和操作方式的一致

4.设计界面并绑定变量到控件

4.响应及时操作反馈迅速，状态更新实时

5.容错设计预防和引导用户避免错误操作第六章进阶编程技巧与实战复杂逻辑设计与程序结构优化模拟量处理与PID控制基础随着控制需求的复杂度增加，程序结构和逻辑设计变得模拟量控制是实现精确过程控制的关键技术尤为重要良好的程序结构应该清晰、模块化，便于理•信号采集与转换AD/DA转换，量程校准，信号滤解和维护波•状态机编程将复杂过程分解为离散状态，明确状•PID控制原理比例P、积分I、微分D作用态转换条件•PID参数整定手动调整、自整定、自适应控制•顺序功能图SFC适用于按步骤执行的工艺流程控制•结构化文本ST用于复杂数学计算和算法实现•程序注释详细记录程序逻辑和特殊考虑子程序与功能块的使用合理使用子程序和功能块可以提高代码重用性，降低维护难度•子程序Subroutine实现特定功能的程序段，可被主程序调用•功能块Function Block封装特定功能的模块，有自己的变量和参数•用户自定义指令将常用功能封装为自定义指令•程序库管理建立并维护企业专用程序库故障诊断与维护PLC常见故障类型及排查方法硬件故障•电源问题检查输入电压、保险丝、电源指示灯•I/O模块故障查看状态指示灯，测试I/O点位•通信故障检查连接线缆、通信参数设置•CPU故障观察运行指示灯，检查错误代码软件故障•程序逻辑错误使用在线监控工具跟踪程序执行•参数设置错误核对定时器、计数器等参数值•内存错误检查数据区域是否溢出或被意外修改•程序冲突检查中断处理和特殊指令执行维护保养要点

1.定期备份程序和参数设置，建立文档管理系统

2.定期检查硬件连接，清理积尘，确保散热良好

3.监测电池状态，及时更换老化电池，防止程序丢失

4.建立预防性维护计划，如定期测试备用系统

5.保持良好的环境条件，控制温度、湿度、电磁干扰软件备份与版本管理编程软件实操演示PLCAllen BradleyRsLogix500软件界面Siemens Step7编程环境三菱GX Works2软件•项目树结构组织程序文件、数据文件和配置•项目管理器管理硬件配置和程序模块•项目视图树形结构展示程序组成•程序编辑区创建和修改梯形图程序•硬件配置工具配置和参数化硬件模块•导航窗口快速访问程序块和标签•指令工具栏常用指令快速访问•符号表编辑器定义和管理全局变量•编程工具支持梯形图、SFC等多种语言•在线监控功能实时观察程序执行和变量状态•程序编辑器支持LAD、FBD、STL多种语言•参数设置CPU和特殊模块参数配置•数据表格查看和修改变量值•在线诊断工具故障查找和系统状态监控•仿真功能无需硬件即可测试程序•强制功能强制I/O点位为特定状态•变量表创建监控和修改变量的表格•监控工具实时显示设备状态编程软件界面截图与操作流程PLC项目创建程序编写在软件中新建项目，选择PLC型号、通信方式和项目名称配置硬件模创建程序文件，选择编程语言（如梯形图）定义变量和符号，建立地块，包括CPU、电源、输入输出模块等设置系统参数，如扫描周期、址映射表编写主程序逻辑，添加子程序和功能块添加详细注释，确启动方式、通信参数等保程序可读性编译与调试文档完善编译程序检查语法错误使用仿真功能进行初步测试下载程序到PLC生成程序清单和交叉引用表制作I/O分配表和参数设置表编写操作硬件使用在线监控功能观察程序执行测试各功能点，验证控制逻辑手册和维护说明备份项目文件和程序完成项目技术文档归档正确性学习资源推荐PLC优质笔记与项目合集在线课程与视频教程经典书籍与技术文档GitHub PLC•PLCLearn包含多种PLC品牌的入门•中国大学MOOC《PLC原理与应用》•《PLC编程及应用》，廖常初著，机械教程和范例程序系列课程工业出版社•OpenPLC开源PLC项目，适合学习•哔哩哔哩多位自动化领域教师和工程•《西门子S7-300/400PLC应用技PLC内部工作原理师的PLC教学视频术》，杨巧兴著•IndustrialAutomation自动化控制项•腾讯课堂《西门子S7-1200/1500编•《三菱FX系列PLC编程与应用技术》，目实例和技术文档程入门到精通》刘长青著•PLC-Learning包含梯形图示例和应•慕课网《三菱FX系列PLC编程技术》•《PLC控制系统设计与实践》，薛定宇用案例的学习库实战课程著•AutomationNotebook工业自动化领•网易云课堂《工业自动化控制技术》•各品牌PLC官方编程手册和应用指南域知识分享和技术笔记系统课程学习PLC最有效的方法是理论与实践相结合建议购买小型PLC实训套件进行动手实践，或使用软件仿真环境模拟实际控制过程加入PLC技术论坛和社区，与其他工程师交流经验，解决实际问题行业发展趋势PLCA BAB智能制造与工业

4.0中的PLC角色物联网（IIoT）与PLC的融合随着工业

4.0的推进，PLC正在向集成更多智能功能的方向发展工业物联网为PLC带来新的功能和应用场景•更强大的处理能力，支持复杂算法和AI应用•支持MQTT、OPC UA等物联网通信协议•整合运动控制、机器视觉等高级功能•直接连接云平台，实现数据上传和远程控制与机器人控制PLCPLC在工业机器人中的应用机器人运动控制基础PLC与机器人控制器配合，实现自动化生产线的协调控制点位控制•管理机器人工作节拍和生产流程最基本的控制方式，通过示教或坐标定义关键点位，机器人在点位间移动PLC控制机器人执行点位指令，并接收完成信号•处理外围设备与机器人的交互逻辑•接收和处理传感器信号，确保安全操作•实现机器人与其他设备的同步协作轨迹控制•执行工艺参数管理和生产数据采集控制机器人沿预定义路径运动，要求较高的运动学计算能力通常由机器人控制器执行，PLC负责启动和监控在简单应用中，PLC可直接控制伺服或步进电机实现基础机械运动，替代专用机器人控制器力控制在接触作业中控制施加的力或力矩，如装配、打磨等需结合力传感器和先进控制算法，对PLC处理能力要求高案例PLC控制机械臂抓取安全与标准规范PLC80%

99.99%65%安全相关故障安全PLC可用性安全投资回报工业事故中约80%与控制系统安全相关问题有关，凸显了PLC安全设计的重要安全PLC系统可达到

99.99%以上的可用性，确保关键工艺持续稳定运行调查显示，企业在安全PLC上的投资平均有65%的长期回报率，主要来自减少性停机和事故损失工业安全标准介绍安全PLC与冗余设计IEC61131定义了PLC的基本要求、编程语言和通信规范安全PLC是专为安全关键应用设计的特殊PLC系统，具有以下特点IEC61508电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全•双核或三核处理器，交叉验证计算结果IEC61511过程工业领域安全仪表系统的应用指南•诊断覆盖率高，能够检测内部故障ISO13849机械安全控制系统设计和风险评估标准•失效倾向安全设计，故障时自动进入安全状态GB/T21109中国国家标准，等同采用IEC61131•支持不同等级的安全完整性级别SIL这些标准规定了从设计、实施到维护的全生命周期安全要求，为PLC系统开发提供了规范和指导•支持热备份或冗余配置，提高系统可用性防护措施与风险评估风险识别风险分析系统地识别所有潜在危险，考虑人员、设备和环境因素评估每种危险的严重程度和发生概率，确定风险等级安全措施设计验证与确认针对高风险项目设计多层次安全措施，包括工程控制和管理控制项目管理与实施PLC项目需求分析与方案设计1需求收集与客户深入沟通，明确控制需求、性能指标和特殊要求现场勘察，了解工艺流程和设备情况2系统设计选择合适的PLC平台和I/O配置设计控制策略和程序结构规划网络拓扑和通信方式3详细设计绘制电气原理图和I/O接线图编写功能规格书和程序流程图设计操作界面和报表4方案确认与客户确认设计方案，进行必要的调整评估项目风险和应对措施制定详细的项目计划现场安装调试流程

1.硬件安装按照设计图纸安装PLC控制柜、传感器和执行机构

2.接线检查验证所有线缆连接是否正确，进行绝缘和接地测试

3.单元测试逐个测试I/O点位，确认信号传输正常

4.程序下载将编写好的程序下载到PLC中

5.功能测试按功能模块逐一测试，验证控制逻辑

6.系统联调整体测试所有设备协同工作情况

7.试运行在实际生产条件下测试系统性能

8.验收交付完成文档移交和操作培训成功案例分享常见问题答疑新手入门常见误区编程调试技巧分享设备选型建议很多初学者一开始就专注于复杂功能，而忽略结构化编程是提高程序质量的关键将大程序选择PLC时，不要一味追求高性能，而应根据了基础知识的重要性建议先掌握基本指令和分解为功能模块，每个模块独立测试，减少错实际需求合理配置预留30-50%的I/O点位和程序结构，从简单项目开始练习误和调试难度内存空间，为后期扩展留余地另一个误区是过度依赖仿真环境，缺乏实际硬充分利用在线监控功能，观察变量变化和程序考虑长期因素，如备件供应、技术支持和升级件经验尽可能争取实际操作机会，了解实际执行路径，快速定位问题使用强制功能模拟路径部分关键场合，建议选择有冗余功能的工程中的问题和解决方法不同工况，全面测试程序逻辑系统提高可靠性不要局限于某一品牌的PLC，学习不同平台的养成详细注释的习惯，不仅记录做了什么，更评估总拥有成本，包括初始投资、培训成本、共性知识，培养举一反三的能力同时注重与要说明为什么这样做定期备份程序，特别是维护费用等，而不仅仅是设备采购价格在设现场工艺和机械知识的结合，避免纸上谈兵在做重大修改前，确保可以回退到稳定版本备选型时，可适当考虑标准化和统一性，降低备件库存和技术支持的复杂度专家提示未来学习路径规划PLC基础知识掌握至少一种主流PLC编程语言和基本指令集•学习数字/模拟量I/O原理•理解PLC工作原理和扫描周期•熟悉基本编程结构和常用指令基础项目实践完成3-5个简单控制项目，巩固基础知识•简单顺序控制（如交通灯）•基本的运动控制（如电机启停）•小型工艺流程控制进阶技术学习深入学习高级控制技术和通信网络•模拟量处理和PID控制•HMI设计和数据采集•工业网络协议和配置系统集成能力学习多系统协同工作和大型项目管理•多PLC系统协同控制•PLC与其他系统（如MES、DCS）集成•项目管理和技术文档编写专家级应用成为行业专家，解决复杂问题，引领技术创新•复杂算法和高级控制策略•系统性能优化和故障诊断•新技术研究和行业标准制定实践项目与认证考试推荐实践项目专业认证•温度控制系统学习PID控制原理•西门子SIMATIC认证工程师•小型分拣线掌握传感器和执行机构协同•罗克韦尔认证专业人员（RCPTM）•立体仓库模型练习复杂逻辑控制•国家工业自动化仪表高级工程师工业自动化现场实景图中展示的是一条由PLC控制的现代化生产线，集成了多种自动化技术，实现高效、精确的生产过程控制123控制系统架构自动化程度数据采集与分析整个生产线由中央PLC系统协调控制，采用从原料输入到成品包装，全流程实现自动化生产过程中的关键参数被实时采集并存储，分层架构设计现场层的分布式I/O模块连控制，最大限度减少人工干预系统能够自形成完整的生产历史记录通过数据分析，接各类传感器和执行机构，通过工业以太网动适应不同产品型号切换，调整相应工艺参优化生产参数，提高设备效率系统支持远与控制层PLC通信监控层的SCADA系统数，提高生产灵活性实时质量检测系统确程监控和诊断，技术人员可随时查看设备状提供全局可视化和管理功能保产品一致性和可靠性态，进行远程故障排查这样的现代化生产线代表了PLC应用的高级阶段，不仅实现了基础的自动控制功能，还融合了工业物联网、大数据分析等先进技术，为制造企业带来显著的效率提升和成本降低作为自动化工程师，掌握PLC技术将使你能够设计、实施和维护这样的先进系统总结与展望持续学习与实践PLC技术领域发展迅速，新的硬件平台、编程方法和集成技术不断涌现保持学习的热情和好奇心，关注行业发展动态，参与技术交流工业自动化的大脑理论结合实践，在实际项目中应用所学知识，解决实际问题，PLC作为工业自动化的核心控制设备，扮演着大脑的角不断提升专业能力和工程经验色它通过高效可靠的执行预设程序，协调控制各类执行机构，实现复杂工艺流程的自动化运行掌握PLC技术，就是掌握了未来智能制造的关键能力，为创新与突破工业生产赋予智慧和效率随着人工智能、边缘计算等新技术的发展，PLC的应用边界正在拓展敢于尝试新方法、新技术，将其与传统PLC控制相结合，创造更智能、更高效的自动化解决方案期待你能在工业自动化领域创造属于自己的工业奇迹！我们的学习之旅在这份PLC教学课件中，我们全面介绍了PLC的基本概念、硬件组成、编程技术、应用案例和未来发展趋势从入门基础到高级应用，系统梳理了PLC技术的核心内容PLC技术是一个实践性很强的领域，理论知识只是基础，真正的技能提升需要在实际项目中不断磨练希望这份课件能为你的学习提供指导，帮助你在工业自动化的道路上走得更远记住，自动化技术的最终目标是服务人类，提高生产效率，改善工作环境，创造更美好的生活愿你成为这一伟大事业的优秀参与者和贡献者！。