plc基础培训课件

基础培训课件PLC第一章基础知识概述PLC基础概念硬件组成了解PLC的基本定义、发展历深入学习PLC各个硬件模块的程和在工业自动化中的地位功能和作用工作原理掌握PLC的基本工作流程和控制逻辑什么是？PLC可编程逻辑控制器（Programmable LogicController，简称PLC）是一种专门为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程PLC作为工业自动化控制的大脑，完全替代了传统的继电器控制系统它不仅具有强大的逻辑处理能力，还能够在恶劣的工业环境中稳定运行，为现代制造业提供了可靠的控制解决方案•高可靠性和稳定性•编程简单，易于维护•功能强大，扩展性好的发展历史PLC年概念提出11968-美国通用汽车公司提出设计需求开发一种用程序来改变控制功能的新型控制器，以替代继电器控制装置，提高生产线的灵活性年代初第一代诞生21970-PLC美国数字设备公司（DEC）研发出世界上第一台PLC产品PDP-14，标志着PLC时代的开始这一时期的PLC主要功能是逻辑控制年代技术成熟与普及31980-PLC技术快速发展，功能不断完善，开始广泛应用于各个工业领域，成为工业自动化控制的核心设备编程语言标准化程度提高年代至今智能化发展41990-的基本组成PLC（中央处理单元）CPUPLC的核心部分，负责程序的执行、逻辑运算、数据处理等CPU的性能直接影响PLC的处理速度和控制能力现代PLC的CPU通常采用32位或64位处理器，运算速度快，处理能力强存储器系统包括程序存储器和数据存储器程序存储器用于存放用户编写的控制程序，数据存储器用于存放输入/输出状态、中间变量等通常采用RAM和EEPROM等不同类型的存储器输入输出模块/I/O模块是PLC与外部设备连接的接口输入模块负责采集传感器、开关等设备的信号；输出模块负责驱动执行器、指示灯等设备提供信号隔离和电平转换功能电源模块为PLC各个模块提供稳定的工作电源通常将AC220V或AC110V转换为DC24V、DC5V等工作电压具有过压、欠压、短路保护功能，确保系统安全可靠运行的工作原理PLC输入采样PLC扫描所有输入端子的状态，将外部输入设备（如传感器、开关、按钮等）的信号读入输入映像寄存器，形成输入状态表程序执行CPU按照用户程序的逻辑顺序，逐条执行程序指令，进行逻辑运算、数值计算等操作，将运算结果存入输出映像寄存器输出刷新将输出映像寄存器中的状态传送到输出端子，驱动外部负载（如继电器、电机、指示灯等）执行相应的控制动作这个过程被称为扫描周期，PLC持续不断地重复执行这三个阶段，实现对被控对象的实时控制扫描周期的时间通常在几毫秒到几十毫秒之间，具体取决于程序的复杂程度和PLC的性能这种周期性扫描的工作方式保证了PLC能够及时响应外部信号的变化，实现精确的控制功能与传统控制系统对比PLC对比项目传统硬接线控制PLC控制系统控制方式继电器逻辑控制，硬件接线固定软件程序控制，逻辑可编程修改修改难度需要重新设计电路，修改复杂只需修改程序，操作简便可靠性继电器触点易磨损，故障率高无机械触点，可靠性极高维护成本需要大量备件，维护成本高维护简单，成本低廉安装空间需要大量继电器，占用空间大体积小巧，节省安装空间功能扩展扩展困难，需要增加硬件功能扩展灵活，模块化设计从上表可以看出，PLC相比传统继电器控制系统具有显著优势特别是在灵活性和可靠性方面，PLC的表现更为突出这也是为什么PLC能够在短短几十年间迅速普及，成为工业自动化控制领域主流技术的重要原因的优势PLC降低成本减少大量的继电器、定时器、计数器等硬件元件，简化控制柜设计，降低布线工作量，从而大幅降低系统建设和维护成本一套PLC系统可以替代数百个继电器编程灵活通过软件编程实现控制逻辑，可以根据生产工艺的变化快速调整控制程序支持在线修改程序，无需停机即可实现功能优化，极大地提高了生产线的适应性可靠性强采用工业级设计，能够在恶劣的工业环境中稳定运行无机械触点，故障率极低具有强大的抗电磁干扰能力，平均无故障时间可达数万小时以上维护方便具有完善的自诊断功能，能够快速定位故障点模块化设计使得更换部件十分方便丰富的监控和调试工具，大大简化了系统维护工作这些优势使得PLC成为现代工业自动化不可或缺的核心设备无论是传统制造业的技术改造，还是新建项目的控制系统设计，PLC都是首选的解决方案硬件实物图示PLC模块CPU1负责程序执行和系统控制，通常位于PLC机架的最左侧位置，具有状态指示灯显示运行状态电源模块2为整个PLC系统供电，输入电压通常为AC220V，输出DC24V给各个模块供电，具有电源状态指示数字输入模块3接收来自传感器、开关等设备的数字信号，每个通道都有对应的状态指示灯，便于故障诊断数字输出模块4控制继电器、电磁阀、指示灯等执行设备，通过继电器或晶体管输出方式驱动外部负载模拟量模块5处理温度、压力、流量等连续变化的模拟信号，实现精确的过程控制和数据采集功能了解PLC硬件的实物构成对于后续的安装、维护和故障排除工作至关重要每个模块都有其特定的功能和接线方式，正确识别和使用这些模块是PLC工程师必备的基本技能第二章编程结构与指令系统PLC编程语言程序结构掌握各种PLC编程语言的特点和应用理解组织块、功能块等程序组织方式场景调试技巧指令系统掌握程序调试和故障排除的方法学习常用指令的功能和编程方法本章将深入介绍PLC编程的核心内容，包括编程语言的选择、程序结构的设计、指令系统的应用以及调试技巧的掌握这些知识是成为一名合格PLC工程师的必备基础编程语言简介PLC梯形图（）功能块图（）结构化文本（）顺序功能图（）LD FBDST SFC最常用的PLC编程语言，直观易使用图形块来表示函数和功能类似于高级编程语言的文本编专门用于描述顺序控制过程的懂，类似于传统的继电器控制块，通过连接线表示数据流程方式，支持复杂的数据操作图形语言，由步、转换条件和电路图采用图形化编程方向类似于电子电路的逻辑和算法实现适合编写复杂的动作组成特别适合于工艺流式，左右两条竖线代表电源图，特别适合于复杂的逻辑运数学运算、字符串处理和高级程控制、机械手控制等需要按线，中间的横线和符号代表控算和数学计算在过程控制和控制算法对于有编程经验的照固定顺序执行的应用场合制逻辑特别适合逻辑控制应算法实现方面具有明显优势工程师来说学习难度较低用，是初学者首选的编程语言程序结构与组织块组织块（）OBOB1主程序系统启动后周期性执行的主程序块，是程序的入口点OB82故障处理当系统检测到硬件故障时自动调用，用于处理故障情况OB100启动程序在PLC从STOP转为RUN状态时执行一次的初始化程序功能块（）FB封装特定功能的程序模块，具有自己的接口参数和内部存储区可以被多次调用，每次调用都保持独立的数据状态适合于复杂功能的模块化编程，提高程序的可重用性和可维护性程序块（）PB完成具体任务的代码单元，不具有内存功能，每次调用后不保存数据适合合理的程序结构设计是开发复杂PLC应用的关键通过模块化编程，可以将复杂的于简单的逻辑运算和功能实现通过参数传递与主程序或其他程序块进行数控制任务分解为多个简单的功能模块，不仅提高了开发效率，还使得程序更加清据交互晰易懂，便于后期的维护和修改输入输出模块编程/12输入模块（）输出模块（）I Q输入模块负责采集来自传感器、开关、按输出模块用于控制执行器、电磁阀、指示钮等外部设备的信号在梯形图中，输入灯、继电器等外部设备的动作在梯形图信号用常开或常闭触点符号表示输入中用线圈符号表示输出地址格式为地址格式通常为I

0.

0、I

0.1等，其中第一Q

0.

0、Q

0.1等当程序执行使输出线圈个数字表示字节地址，第二个数字表示位通电时，对应的输出端子会输出24V DC地址输入模块将外部的24V DC信号转信号，驱动外部负载工作换为PLC内部的逻辑信号3模拟量I/O模拟量输入用于采集温度、压力、流量等连续变化的信号，通常为4-20mA或0-10V标准信号模拟量输出用于控制变频器、调节阀等设备在程序中通过专门的模拟量指令进行处理，需要进行数值转换和标度变换正确理解和使用I/O模块是PLC编程的基础输入输出的地址分配、信号类型匹配、接线方式等都会直接影响系统的正常运行计时器与计数器的应用计时器（）应用计数器（）应用Timer Counter计时器是PLC中最常用的功能之一，主要用计数器用于对事件进行计数，在生产线控于实现延时控制常见的计时器类型包制中应用广泛括递增计数器（CTU）每当计数输入从假通电延时型（TON）输入信号变为真后变真时计数值加1开始计时，到达设定时间后输出变为真递减计数器（CTD）每当计数输入从假变真时计数值减1断电延时型（TOF）输入信号变为假后递增递减计数器（CTUD）具有递增和递开始计时，到达设定时间后输出变为假减两个输入端应用实例产品包装线需要每100个产品自脉冲型（TP）输入信号变为真时输出立动停机进行换包装箱操作使用CTU计数即变真，并保持设定时间后自动复位器，设定值为100，每检测到一个产品通过应用实例传送带启动时需要延时5秒钟，时计数值加1，当达到100时输出信号停止确保系统完全就绪后再开始运行使用传送带并启动换箱程序TON计时器，设定时间为5秒，当启动信号到来后，计时器开始工作，5秒后输出信号驱动传送带电机启动数据操作指令数据传输指令（）MOV用于将数据从一个存储区域复制到另一个存储区域例如将变量VW100的值传送到VW200，或将常数1234传送到VW300这是最基础也是最常用的数据操作指令，在程序初始化、数据备份、参数设置等场合广泛应用数据比较指令包括等于（==）、不等于（）、大于（）、小于（）、大于等于（=）、小于等于（=）等比较操作比较结果为布尔值，常用于条件判断例如温度VW100大于80度时启动风扇，压力VW200小于2Bar时报警等应用算术运算指令包括加法（ADD）、减法（SUB）、乘法（MUL）、除法（DIV）等基本数学运算支持整数和实数运算，可以处理16位、32位数据在过程控制、数据处理、工艺计算等应用中不可或缺逻辑运算指令包括逻辑与（AND）、逻辑或（OR）、逻辑非（NOT）、异或（XOR）等位操作指令主要用于对数字量数据按位进行逻辑运算，在状态字处理、设备控制等方面应用广泛常用逻辑运算指令详解与运算（）或运算（）非运算（）AND ORNOT只有当所有输入条件都为真时，输出才只要有任意一个输入条件为真，输出对输入条件进行逻辑反转，真变假，假为真在梯形图中表现为多个触点的串就为真在梯形图中表现为多个触点变真在梯形图中常用常闭触点表示联连接例如只有当安全门关闭且急的并联连接例如当手动启动按钮例如当温度传感器未检测到高温时停按钮未按下且系统正常时，设备才能按下或自动启动信号有效时，系统都（即温度正常），冷却风扇停止运行启动运行会执行启动程序逻辑运算是构建复杂控制条件的基础通过与、或、非运算的灵活组合，可以实现各种复杂的控制逻辑在实际应用中，往往需要将多种逻辑运算组合使用，形成复合的控制条件，以满足复杂工艺流程的控制要求程序编写示例简单灯光控制01需求分析设计一个简单的灯光控制系统当按下开关I

0.0时，灯泡Q

0.0点亮；再次按下开关时，灯泡熄灭这是典型的自锁控制电路应用02硬件配置输入I

0.0连接一个常开按钮开关；输出Q

0.0连接一个指示灯或小功率灯泡；电源确保24V DC电源正常供应03程序编写使用梯形图编程第一行实现启动控制，I

0.0常开触点与Q

0.0常开触点并联后驱动Q

0.0线圈；第二行实现停止控制，I

0.0常闭触点串联在主回路中04程序测试下载程序到PLC，切换到RUN模式，测试按钮功能第一次按下按钮，灯光应该点亮并保持；第二次按下按钮，灯光应该熄灭这个简单的例子展示了PLC编程的基本过程虽然功能简单，但包含了输入采集、逻辑处理、输出控制的完整控制流程，是学习PLC编程的经典入门案例程序调试与故障排除PLC在线监控使用编程软件的在线监控功能，实时观察程序运行状态可以监视输入输出状态、内部变量数值、计时器计数器当前值等通过强制输入输出状态，可以模拟各种工况进行测试单步调试使用单步执行功能，逐条执行程序指令，观察每条指令对系统状态的影响这种方法特别适合于调试复杂的逻辑运算和顺序控制程序，能够精确定位程序执行过程中的问题硬件诊断检查I/O模块的状态指示灯，确认硬件连接正确使用万用表测量输入输出电压，验证信号传输正常查看PLC的诊断信息，识别硬件故障或配置错误系统故障分析建立故障排除的系统性方法首先确认问题现象，然后分析可能原因，再逐步验证和排除记录故障现象和解决方案，建立故障知识库，提高后续故障处理效率有效的调试方法是保证PLC系统稳定运行的关键掌握系统化的调试技巧，不仅能快速解决当前问题，还能预防潜在故障的发生，提高整个控制系统的可靠性梯形图示例灯光控制程序程序结构分析逻辑关系说明该梯形图程序由两个网络组成第I

0.0作为启动信号，Q

0.0的常开触一个网络实现启动和自锁功能，第点形成自锁回路，保证灯光持续点二个网络实现停止控制这种结构亮I

0.1作为停止信号，其常闭触清晰地展示了启动-停止控制的经点串联在主回路中，按下时切断自典实现方式锁回路，实现停止功能编程要点自锁触点必须与启动触点并联连接；停止触点应该使用常闭触点并串联在主回路中；合理的注释有助于程序的理解和维护这个程序虽然简单，但体现了PLC控制的基本原理通过自锁机制实现状态保持，通过串联常闭触点实现停止控制，是许多复杂控制系统的基础组成部分第三章实际应用与案例分析PLC交通控制生产线控制信号灯控制系统的设计与实现自动化装配线、包装生产线的控制应用过程控制水处理、化工过程的监控与控制机器人控制楼宇自动化工业机器人的运动控制和协调HVAC系统、照明控制等应用本章将通过具体的应用案例，展示PLC在各个领域的实际应用通过案例分析，您将更好地理解如何将理论知识转化为实际的工程解决方案工业自动化中的应用PLC生产线控制交通信号灯管理水处理系统监控PLC在现代制造业中发挥着核心作用从城市交通信号控制系统广泛采用PLC技在污水处理厂和自来水厂中，PLC控制着汽车装配线到电子产品包装线，PLC控制术系统根据车流量传感器、行人检测整个水处理工艺流程包括进水泵的启着传送带的启停、工件的定位、机械手器的信号，智能调整信号灯的配时支停控制、加药系统的精确计量、曝气设的动作协调等通过精确的时序控制和持多路口协调控制、紧急车辆优先通备的运行管理、出水水质的自动检测位置检测，实现了高效、准确的自动化行、夜间闪黄灯模式等功能PLC的高可等通过PID控制算法，实现pH值、溶生产典型应用包括自动装配、产品检靠性确保了交通系统的安全稳定运行解氧等关键参数的精确控制，确保出水测、包装封箱等工艺流程水质达标这些应用展现了PLC技术的广泛适用性和高度可靠性无论是高速运动的生产线，还是需要精确控制的过程工艺，PLC都能提供稳定可靠的解决方案西门子案例介绍PLC编程软件简介STEP7STEP7是西门子PLC的专业编程软件，提供完整的工程开发环境软件集成了程序编写、仿真测试、在线调试等功能，支持多种编程语系列特点言，界面友好，操作便捷S7-1200典型应用案例传送带控制系统•集成化设计，体积紧凑某食品包装厂使用S7-1200PLC控制自动包装•强大的通信能力线系统包括•丰富的I/O扩展选项•传送带速度控制•内置Web服务器功能•产品检测与计数•支持PROFINET工业以太网•自动装箱与封箱•故障报警与安全保护通过PLC精确控制，生产效率提高30%，产品合格率达到

99.8%计时器与计数器案例设备维护周期管理产品计数与批次控制传送带启动延时控制利用计时器实现设备预防性维护管包装生产线使用计数器实现自动批理系统记录设备累计运行时间，在自动化生产线中，传送带启动前次管理设置CTU计数器，每检测到当达到维护周期（如运行1000小需要预警延时，确保操作人员安全一个产品通过光电传感器时计数值时）时，自动发出维护提醒这种撤离使用TON计时器设置5秒延加1当计数达到设定值（如100基于时间的维护策略，有效降低了时当收到启动信号后，警示灯闪个）时，自动停止进料，启动封箱设备故障率，延长了设备使用寿烁，蜂鸣器鸣响，5秒后自动启动传程序，同时计数器复位，准备下一命送带此设计大大提高了生产安全批次生产性通过合理使用计时器和计数器，不仅实现了精确的过程控制，还提高了生产效率和设备可靠性这些功能块的灵活组合，为复杂的工业控制提供了强有力的支持网络与通信基础与上位机通信工业通信协议网络拓扑结构PLC串口通信RS232/RS485，适合短距离点对PROFINET西门子工业以太网标准，实时星形网络中心交换机连接各设备，易于管点通信性好理以太网通信TCP/IP协议，支持远程监控和Modbus开放式协议，应用广泛，兼容性环形网络设备串联连接，故障自愈能力强数据采集强无线通信WiFi/4G，适合移动设备和远程EtherCAT高性能实时以太网，适合运动控混合网络结合多种拓扑优势，适合复杂系站点制统现代工业自动化系统中，网络通信已经成为不可或缺的组成部分通过网络，PLC不仅能与上位机进行数据交换，还能实现设备间的协调控制，为智能制造奠定了基础安全与维护系统安全设计程序备份与版本管理PLC安全设计是PLC系统的首要考虑因素必须设置急停回路，确保紧急建立完善的程序备份制度，定期备份PLC程序和配置数据实施版本情况下能立即停机实施安全联锁逻辑，防止误操作造成事故设计控制管理，记录每次程序修改的内容和原因保存多个版本的程序文故障安全状态，当系统故障时自动切换到安全模式合理配置输入输件，便于问题追溯和回滚操作建立程序库，统一管理标准功能块和出信号，避免单点故障影响系统安全模板程序预防性维护策略技术文档管理制定设备维护计划，定期检查PLC硬件状态监控系统运行参数，及建立完整的技术文档体系，包括系统设计文档、程序说明、操作手时发现异常情况建立备件库存，确保关键部件的及时更换培训维册、维护指导等文档应及时更新，确保与实际系统保持一致采用护人员，提高故障诊断和处理能力记录维护历史，分析故障模式，标准化的文档格式，便于阅读和维护建立文档审批流程，确保文档优化维护策略质量和准确性系统的安全性和可维护性是长期稳定运行的保障通过规范的设计、完善的备份、预防性维护和标准化管理，能够最大限度地确保PLC系统的可靠性和可用性项目实施与管理需求分析1深入了解用户需求，制定详细的功能规格书分析工艺流程，确定控制点和监测参数评估现场条件，制定硬件选型方案系统设计2设计控制系统架构，确定PLC型号和I/O配置绘制电气原理图和接线图编制程序框架，设计人机界面程序开发3编写PLC控制程序，实现各项功能模块进行程序仿真测试，验证逻辑正确性优化程序结构，提高运行效率现场调试4安装硬件设备，完成系统接线下载程序到PLC，进行单机调试联机调试，验证系统整体功能验收交付5进行系统性能测试，确认满足设计要求编制操作维护手册，培训操作人员正式验收交付，提供技术支持现场安装注意事项文档管理要求确保安装环境符合PLC工作条件，注意温度、湿度、电磁干扰等因素合理布局设建立项目文档库，统一管理各类技术文档实施版本控制，确保文档的时效性和准确备，便于操作和维护严格按照接线图进行接线，确保信号正确连接性建立文档审批流程，保证文档质量高级功能与扩展扩展模块系统通过扩展机架和远程I/O站，实现大规模分布式控制模拟量处理系统运动控制4-20mA、0-10V等模拟信号的采集、转换、处理和输出控制步进电机、伺服电机的精确位置控制和速度调节控制应用PID数据记录温度、压力、流量等过程参数的精确控制，通过PID算法实现自动调节生产数据的采集、存储和历史趋势分析功能控制模块详解PIDPID（比例-积分-微分）控制是过程控制中最重要的算法之一在温度控制系统中，PID算法能够根据设定值与实际值的偏差，自动调节加热功率，实现精确的温度控制比例项（P）响应当前偏差，调节力度与偏差成正比积分项（I）消除稳态偏差，避免系统长期存在偏差微分项（D）预测偏差变化趋势，提高系统响应速度未来趋势智能制造与PLC边缘计算1人工智能集成2工业物联网（）IIoT3云端数据分析4传统控制基础PLC5与工业物联网融合人工智能辅助控制PLC现代PLC正在向智能化方向发展，集成了更多的通信接口和数据处理能力通过工业以太AI技术开始与PLC控制系统深度结合，通过机器学习算法优化控制参数，提高产品质量和网、无线网络等技术，PLC能够直接连接到云平台，实现设备数据的实时上传和远程监生产效率控应用场景包括这种融合带来了以下优势•质量检测和缺陷识别•实时数据采集和分析•工艺参数自动优化•预测性维护和故障预警•能耗模式智能调节•远程诊断和技术支持•设备健康状态评估•生产优化和能耗管理未来的PLC将不仅是执行控制指令的设备，更是具有学习和自适应能力的智能控制系统课程总结100%85%90%基础知识掌握编程能力提升实践经验积累完整学习了PLC的基本概念、硬件组成、工作原理等核熟练掌握梯形图编程，理解程序结构和指令系统的应通过丰富的案例分析，将理论知识转化为实际工程应心理论知识用方法用能力理论基础扎实编程技能熟练应用视野开阔从PLC的基本概念到工作原理，从硬件组成到软件架掌握了梯形图编程语言，熟悉各类指令的使用方法能通过多个实际应用案例的学习，了解了PLC在不同行业构，构建了完整的知识体系理解了PLC在工业自动化够独立设计和实现简单的控制程序，具备了程序调试和中的应用方式对于复杂系统的设计思路和实施方法有中的重要作用和技术优势故障排除的基本能力了深入的认识经过系统学习，您已经建立了扎实的PLC理论基础，掌握了基本的编程技能，具备了解决实际问题的能力这些知识和技能将为您在工业自动化领域的进一步发展奠定坚实的基础致谢与学习建议持续实践的重要性PLC技术是一门实践性很强的学科，理论学习只是第一步建议您积极寻找实践机会，参与实际的工程项目，在实践中深化对理论知识的理解可以从简单的控制系统开始，逐步挑战更复杂的应用记住，每一个小项目都是宝贵的学习机会推荐学习资源软件工具STEP

7、TIA Portal（西门子）、GX Works（三菱）、CX-Programmer（欧姆龙）在线资源制造商官方技术文档、工业自动化论坛、在线视频教程专业书籍《PLC编程及应用》、《工业自动化控制技术》等经典教材认证考试相关厂商的技术认证，提升专业水平和就业竞争力学习建议与发展方向在掌握基础知识的基础上，建议您关注以下几个发展方向深入特定品牌选择一到两个主流PLC品牌深入学习扩展专业领域结合自己的兴趣，专注某个应用领域学习新技术关注工业

4.

0、物联网等前沿技术提升综合能力学习电气设计、项目管理等相关技能技术发展日新月异，保持学习的热情和好奇心，不断更新知识结构，才能在这个快速发展的领域中保持竞争优势感谢您的认真学习！希望这套课程能够为您在工业自动化道路上的发展提供有力支持如果您在学习或实践过程中遇到问题，欢迎随时交流讨论愿您在PLC技术的世界中找到属于自己的精彩！。