电气控制与PLC应用技术, 它是在自动化工程领域里面, 把那部分叫做“硬件接线”的东西, 还有那部分叫做“软件逻辑”的东西, 给核心地结合到了一块儿的地方。

你要是能把这东西掌握住, 那就意味着说你能够自己一个人, 独立地去把从控制柜里的接线工作、对传感器进行选型的选择工作, 一直做到后面去写PLC的程序, 再做现场调试这一整套的活儿给干完。

这篇文章接下来是按着一种顺序展开讲的, 这个顺序就是先讲基础概念怎么样, 然后说核心技术是哪些, 接着说实操有什么要点, 最后说学习的路径该怎么走, 这四步一步一步来, 帮你能够在最短的时间内, 把完整的认知建立起来。

电气控制基础:先搞懂这套语言

电气控制这一件事情, 它的核心逻辑是用电气元件去做逻辑判断然后再去执行动作的输出。这三个层次是必须去掌握的。

主电路包含断路器、接触器、热继电器以及变频器这些设备, 它们的工作任务是完成大电流的通断操作并且驱动电机, 这就好比人体的肌肉一样。

控制电路, 里面包括了按钮、继电器、PLC的输入输出模块、端子排这样的东西, 它的作用是采集信号以及传递指令, 因此被大家称为整个系统的神经。

保护与信号这个东西, 它包含了急停回路, 它还包含了过载保护, 它还包含了状态指示灯, 同时它还包含了通信接口, 这个通信接口的具体形式是RS485, 或者是Modbus, 又或者是以太网, 这些东西加在一起, 它们共同的作用, 就相当于是给设备提供了一个安全阀, 同时也让它们之间有了交流的语言。

对于那些还没有什么基础的刚开始学习的人来说, 他们最经常容易陷入困境从而感到无法继续进行的状况, 就是把属于“交流接触器线圈电压”这个概念的东西, 和另外那个被称为“控制回路电压”的概念, 给搞混在一起并且分不清彼此。

请大家一定要牢牢地记住这个事实, 那就是属于主回路的电压标准值一般是三百八十伏特或者是二百二十伏特, 而在控制回路这边通常使用的电压往往是二十四伏的特低压直流电, 又或者是零百一十伏特以及二百二十伏特的交流电压这两者之间, 是存在着非常严格的物理隔离状态的。

PLC应用技术:从梯形图到工程落地

PLC这个被称为可编程逻辑控制器的东西, 它的本质就是一台高速工业电脑,这台电脑是专门留着跑控制逻辑用的, 至于当前比较主流的那些型号都有哪些, 其中包括西门子出品的S7-1200系列和S7-1500系列产品, 还包括三菱公司出品的FX5U系列产品以及Q系列产品, 同时还包含施耐德公司推出的M340系列产品在内的所有相关产品, 另外还有汇川这家公司生产的H5U系列产品也属于此类。

核心技术栈包括:

1. 编程语言: IEC 61131-3这个标准规定了有五种语言, 它们是梯形图(LD)、功能块图(FBD)、指令表(STL)、结构化文本(ST)、顺序功能图(SFC)。在工业的现场情况里, 主要是使用梯形图和结构化文本这两种。当涉及到复杂的算法的时候, 就会去用结构化文本。

电气控制与PLC应用技术入门,从接线到编程一次讲清(图1)

2. 把 I/O与通信 这个方面拿来进行说明, 具体的内容涉及到 DI、DO、AI、AO 这些接口的接线到底该怎么去接, 另外还要处理模块进行扩展的事情, 并且对于 PROFINET、EtherNet.IP、Modbus TCP 这些通信方式, 也需要完成配置的步骤。

3. 程序架构是指这种层级化的安排方式,具体来讲是把主程序(OB1)、子程序(FC)以及数据块(DB), 还有包括OB30、OB32和OB35在内的中断或者循环相关的部分给分层级去管理, 这种工程化的关键, 体现在它就是这样一个结构设计。

4. HMI和联动相关的部分呢, 具体的工作就是去做触摸屏的组态, 去进行参数的设置, 还要负责管理的报警事项, 当然还包括数据的记录这些环节。

实操要点:接线编程调试不踩坑

接线: 必须要遵循“先直流后交流、先控制后主电”的这个原则;PLC输入端这个位置, 必须得要加上光电隔离或者滤波的措施;公共端就是那个标着COM的地方, 它的接法会决定这个系统属于NPN类型还是PNP类型, 如果把线接反了, 那么就没有信号了。

在编程这个工作里, 给变量起名字的时候得加上前缀, 举个例子来说, 可以像 DI_StartBtn 这种或者 MW_MotorSpeed 这种。代码里的注释比例不能低于百分之三十。千万要避开那些没有条件的跳转指令, 否则的话就容易产生所谓的死循环问题。

调试要先是在没有负载的情况下去通电并检查输入和输出的状态, 然后再去加上实际的负载;要用在线监视的功能来按照顺序逐条地确认逻辑程序;还要把出现的故障代码记录下来并且对照着说明书来完成定位。

学习路径与权威资源

建议把进度这样推进, 先花两个星期学电工基础, 然后花三个星期学电气制图与接线, 接着花费四到六个星期学PLC编程, 最后用四个星期做个综合项目实训。

你要是想要那套系统的、关于电气控制及PLC应用技术的课程还有实训资料, 可以去www.lingheal.com那边找一下, 那里面的东西从认识元器件一直到完整产线控制的设计文档, 还有视频演示,全都涵盖了。

高频疑难速查

问题 直接答案
PLC与继电器控制如何过渡? 将继电器逻辑1:1翻译为梯形图电气控制与plc应用技术灵音心图,先保持原有控制流程电气控制与plc应用技术,再逐步优化
模拟量信号干扰大怎么办? 信号线屏蔽单端接地、与动力线分槽敷设、PLC端加硬件滤波
多PLC如何协同? 主站通过PROFINET或EtherNet/IP下发指令,从站周期性上报状态,周期建议≤10ms

掌握了上面提到的这些模块以后, 你就已经具备了能够独立去承接一些中小型自动化控制项目的完整能力了, 至于后面可以深入的方面方向是可以延伸到伺服驱动、运动控制和工业物联网方面的, 不过无论如何, 根基始终是电气控制与PLC应用技术这一核心体系。