啥是PLC？这咋编程？

PLC（可编程逻辑控制器）是一种工业自动化领域中的核心设备，广泛应用于制造业、自动化生产线、机械控制等场景。它能够通过编程逻辑控制各种设备和机器，并实现自动化操作。无论是传统的生产设备还是新型的智能生产线，PLC的应用都不可或缺。对于初学者来说，如何快速上手PLC编程并理解PLC的工作原理是一个常见的问题。

一、PLC的基础知识

1.1 什么是PLC？

PLC，全称Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器。它是一种工业用的数字计算机，设计用于控制机械设备、工业过程等的自动化设备。PLC的工作原理基于输入信号的采集、逻辑处理和输出控制，通常用于自动化控制领域。

PLC的基本组成部分包括：

中央处理单元模块：PLC的“大脑”，负责执行程序指令，处理输入和输出信号。
输入模块：接收来自传感器、开关等设备的信号。
输出模块：控制电机、阀门等执行器，根据CPU处理的结果输出信号。一般都是。
电源模块：为PLC系统提供所需的电力。
通信模块：一般使用串行接口，如RS232、RS485等；有一些采用以太网工业协议通信。
编程设备：用于编写和调试PLC程序的工具，通常是编程器或计算机。

1.2 PLC的历史

PLC的出现可以追溯到20世纪60年代。最初，PLC的目的是为了取代传统的继电器控制系统，这些继电器系统在控制复杂的电气设备时不仅占据大量空间，而且维护成本高，灵活性差。1970年，美国的Modicon公司（目前是施耐德电气的一部分）推出了第一款PLC，名称为Modicon 084，它具有较强的抗干扰能力和灵活性，且易于编程，迅速在工业自动化领域中获得应用。

随着技术的发展，PLC的性能不断提升，逐渐从最初的简单开关控制发展到如今能够执行复杂逻辑运算、模拟量控制及通讯的多功能自动化控制系统。

二、如何进行PLC编程？

PLC编程是通过编写控制程序来实现对工业设备的控制。PLC程序一般由逻辑指令组成，控制设备的开、关、转动、停止等。PLC编程语言通常分为几种类型，其中最常见的有梯形图（Ladder Diagram, LD）、功能块图（Function Block Diagram, FBD）、 结构化文本（Structured Text, ST） 等。

2.1 常见PLC编程语言

2.1.1 梯形图（LD）

梯形图（Ladder Diagram，简称LD）是一种模仿继电器电路的编程语言，适合那些对继电器电路熟悉的人。梯形图的指令就像一个电路图，由竖直的电流路径和水平的继电器线圈和开关组成。程序的运行逻辑就像电流在继电器中的流动。

示例：简单的开关控制程序：

|----| |----( )----|
| 输入|            | 输出
|----| |----( )----|

在上述梯形图中，只有当输入信号（例如按钮）闭合时，输出信号（例如电机）才会被激活。

2.1.2 功能块图（FBD）

功能块图（Function Block Diagram，简称FBD）是一种通过图形化符号来表示程序的编程语言。每个功能块代表一个特定的控制过程（例如计时器、计数器、运算符等）。FBD的优点是程序结构清晰，适合进行复杂的控制系统开发。

示例：一个简单的与门（AND）功能块：

+-------------------+
|                   |
|       AND         |
|                   |
+-------------------+

2.1.3 结构化文本（ST）

结构化文本（Structured Text，简称ST）是一种类似于高级编程语言的编程方式。它采用文本形式，通过编写结构化的代码来实现控制逻辑。ST语法类似于C语言，支持条件判断、循环控制等复杂功能。

示例：

IF Input1 = TRUE THEN
    Output1 := TRUE;
ELSE
    Output1 := FALSE;
END_IF;

2.2 PLC编程的基本步骤

无论使用哪种编程语言，编程过程通常包括以下几个步骤：

定义输入输出：明确PLC控制系统中有哪些输入设备和输出设备。输入设备可以是传感器、按钮、开关等，输出设备可以是电机、灯光、阀门等。
设计控制逻辑：根据控制目标，设计控制系统的工作逻辑。例如，如何通过按钮的开关来控制电机的启停。
编写PLC程序：使用编程工具编写控制程序。根据设计的控制逻辑，使用梯形图、功能块图或结构化文本编写程序。
调试程序：将程序下载到PLC中，进行现场调试。通过仿真工具或实际运行来检查程序的正确性。
运行监控：实时监控PLC系统的运行状态，并根据需要调整程序或硬件配置。

2.3 常见PLC编程指令

PLC编程使用许多指令来实现不同的控制功能，以下是一些常见的PLC指令：

2.3.1 基本指令

开关量输入（I）：代表输入设备的状态，如按钮、开关。
开关量输出（Q）：代表输出设备的状态，如电机、灯光。
定时器（T）：用于实现延时操作。
计数器（C）：用于计数功能。

2.3.2 常用指令示例（修正版本）

PLC编程中的指令通常使用英文标识，以下是一些常见的指令和其用法示例，尤其是在梯形图编程中。我们将使用西门子、三菱等常见PLC系统中的标准指令。

1. 开关量输入与输出指令（I 和 Q）

I（Input）：输入信号，通常表示来自传感器或开关的状态。
Q（Output）：输出信号，通常控制某个设备的开关（如电机、灯光）。

示例：当输入按钮（I0.0）被按下时，输出电机（Q0.0）启动。

|----[ I0.0 ]----( Q0.0 )----|
| 按钮按下     | 电机启动     |

2. 定时器指令（T）

定时器指令用于在PLC程序中进行时间延迟操作。常用的定时器指令有TON（开启延时定时器）和TOF（关闭延时定时器）。

TON：定时器，启动后等待指定时间，再输出信号。
TOF：定时器，关闭后等待指定时间，再输出信号。

示例：当按钮I0.0被按下时，启动定时器T1，延时5秒后，启动电机Q0.0。

|----[ I0.0 ]----[TON T1, 5s]----( Q0.0 )----|
| 按钮按下     | 延时5秒       | 电机启动     |

3. 计数器指令（C）

计数器指令用于对输入信号进行计数，通常用于实现某个事件的次数控制。例如，计数器C1每接收到一个信号就加1，当计数器的值达到设定值时，启动某个输出设备。

示例：当计数器C1的值达到10时，启动电机Q0.0。

|----[ C1 = 10 ]----( Q0.0 )----|
| 计数达到10  | 电机启动     |

4. 比较指令（CMP）

比较指令用于比较两个操作数的大小，常用的比较指令有EQ（相等）、NEQ（不等）、GT（大于）、LT（小于）等。

示例：如果计数器C1的值大于或等于10，启动电机Q0.0。

|----[ C1 >= 10 ]----( Q0.0 )----|
| 计数器值大于等于10 | 电机启动     |

5. 逻辑指令（AND, OR）

PLC程序中常常使用逻辑指令进行多个条件的判断。常见的逻辑指令包括：

AND：与逻辑，只有两个条件都满足时，输出才为真。
OR：或逻辑，只要其中一个条件满足，输出就为真。

示例：当输入I0.0和I0.1同时为真时，启动电机Q0.0。

|----[ I0.0 ]----[ I0.1 ]----( Q0.0 )----|
| 条件1满足    | 条件2满足   | 电机启动     |

OR 示例：当输入I0.0或者I0.1为真时，启动电机Q0.0。

|----[ I0.0 ]----( Q0.0 )----|
| 条件1满足   | 电机启动     |
|----[ I0.1 ]----( Q0.0 )----|
| 条件2满足   | 电机启动     |

6. 跳转指令（JMP, LBL）

跳转指令用于程序中跳转到某个标签的位置，从而实现条件跳转的功能。常见的跳转指令有JMP（跳转）和LBL（标签）。

示例：当输入I0.0为真时，跳转到标签LBL1。

|----[ I0.0 ]----[JMP LBL1]----|
| 输入为真    | 跳转至LBL1  |

2.4 如何记住PLC指令表

PLC指令表是学习PLC编程的基础，而记住这些指令表则是学习PLC编程的关键。以下是一些技巧帮助快速记忆PLC指令：

了解每个指令的功能：每个指令都有其特定的功能，理解其作用能帮助你更好地记住指令。
分类记忆：将指令按照类型（如输入、输出、定时、计数等）进行分类，每类指令都可以在脑海中形成一个图像。
多做练习：通过实际编写代码并调试程序来加深记忆。编程的实践是最好的记忆法。
借助示意图：可以通过绘制示意图来帮助记忆。例如，画出梯形图或者功能块图，边画边理解每个指令的作用。

三、三菱PLC与西门子PLC的区别

3.1 三菱PLC

三菱PLC（Mitsubishi PLC）是日本三菱电机公司生产的一系列PLC产品，具有高可靠性和较高的性价比。三菱PLC的特点包括：

编程软件：三菱PLC的编程通常使用GX Works2或GX Developer，这两款软件支持梯形图、功能块图、结构化文本等编程方式。
通信能力：三菱PLC具有较强的通讯功能，可以与其他设备（如HMI、变频器等）进行数据交换。
硬件平台：三菱PLC支持丰富的输入输出模块和扩展模块，可以满足不同应用的需求。

3.2 西门子PLC

西门子PLC（Siemens PLC）是德国西门子公司生产的一系列PLC产品，具有高度的灵活性和强大的工业自动化解决方案。西门子PLC

的特点包括：

编程软件：西门子PLC通常使用TIA Portal软件，这是一款集成开发环境，支持多种编程语言，如梯形图、结构化文本等。
开放性：西门子PLC具备较强的开放性，能够与各种设备和系统进行集成，支持多种通信协议。
强大的功能：西门子PLC在复杂控制和大型自动化项目中表现突出，适合高端应用。

3.3 三菱与西门子的PLC区别

特性	三菱PLC	西门子PLC
编程软件	GX Works2、GX Developer	TIA Portal
编程语言	梯形图、功能块图、结构化文本等	梯形图、结构化文本、功能块图等
适用场景	适用于中小型项目、性价比高的自动化应用	适用于大型复杂的工业自动化项目
硬件扩展性	提供多种模块和扩展设备	模块化强，支持多种复杂控制系统
通信能力	支持多种协议，适合本地控制	强大的通讯能力，适合跨区域、大规模控制系统

3.4 如何选择适合的PLC？

项目规模：对于小型项目，三菱PLC因其性价比高、更易上手是一个不错的选择；对于大型复杂项目，西门子PLC的强大功能和灵活性更为适合。
预算：三菱PLC通常价格更为亲民，适合预算有限的项目；西门子PLC在高端市场表现突出，适合大规模投资的企业。
学习曲线：三菱PLC的编程软件相对简洁，适合初学者；西门子PLC提供更多功能，学习曲线稍微陡峭。

四、如何快速上手PLC编程？

对于新手来说，快速上手PLC编程的关键在于：

理解基本概念：掌握PLC的基本概念，如输入输出、控制逻辑、定时器、计数器等。
从简单的程序开始：通过编写简单的开关控制程序，逐步了解编程语言的基本语法和逻辑。
借助仿真软件：使用PLC仿真软件进行调试，这能在没有实际硬件的情况下快速进行程序测试。
多做项目实践：通过实际的项目实践来加深对PLC控制系统的理解。
学习和积累经验：通过学习PLC教材、参加培训班或在线教程，不断积累编程经验。

五、总结

PLC编程是一项需要耐心和实践的技能。无论是学习三菱PLC还是西门子PLC，都需要通过不断地实践、调试和总结经验来提高自己的编程能力。