可编程控制器基础电气柜
1.0 可编程控制器概述
可编程控制器（programmable controller）为了与个人计算机（PC）加以区分，又简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
1987年国际电工委会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
1.可编程控制器的由来
在市场经济中，成本与效率成了制造业的追求。为了适应市场的需求，工业控制产品的更新换代已经势在必行。在20世纪60年代，用于制造业的生产流水线主要是采用继电器控制，但产品不是一成不变的，需要更改工艺或流程。这样，修改一条生产线要更换大量的硬件和进行复杂的线路的改接，在一定程序上浪费了硬件、延长了施工周期、增加了成本。于是人们试图研制一种新型的通用控制设备。1968年，美国通用汽车公司（GM）以客户的名义对外提出了10项招标指标：
1. 编程方便，可在现场修改程序；
2. 维修方便，最hao是插件式；
3. 可靠性高于继电器控制柜；
4. 体积小于继电器控制柜；
5. 可将数据直接送入管理计算机；
6. 在成本上可与继电器控制竞争；
7. 输入可以是交流115V；
8. 输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀；
9. 系统在扩展时，原有系统只要很小变更；
10. 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。
美国数字设备（DEC）公司中标，于1969年美国数字设备公司成功研制世界上第yi台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上使用并获得成功。接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在***得到推广应用。1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第yi台可编程序控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第yi台可编程控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。
2.PLC的应用领域电气柜
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，控制方式大致可归纳为如下几类：
①开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、***的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
②模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
③运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
④过程控制电气柜
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
⑤数据处理
现代PLC具有运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、***、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
⑤通信及联网电气柜
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
3. PLC的构成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
① CPU的构成
CPU是PLC的核心，起神经中shu的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，河南电气柜，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA，0-20mA）、电压型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。
除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最da数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最da的底板或机架槽数限制。
③电源模块电气柜
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。
④底板或机架电气柜
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，电气柜图片，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
误区一、没有正确的学习观
人是观念的产物，在学习这件事情上，一定要树立正确的观念。
先说几个错误的观念：
1、PLC没什么复杂的，我几天就能掌握。
2、我学历低，PLC这种高科技产物可能一辈子都学不会。
3、学习PLC要先啃完几本理论书籍。
以前听到有人说这些，我还跟他辩论几句，慢慢的发现如果要说服一个人，得从改造他的观念开始，根本不是怎么学习PLC的问题。更何况想要去说服一个人改变自己固有的观念，本身就是费力不讨好的事情。
之所以把这条写出来，是想给初学PLC的朋友提个醒：人是思想的产物，你怎么想就会怎么做，学习任何技能之前，都要树立正确的学习观。
下面这些观念会更加实际：
1、工作中很多地方用到PLC，那么我至少应该对它有基本的了解。
2、学习任何技能都不是一蹴而就的，至少要给自己2~3年时间去尝试。
3、有基础、学历高的人肯定入门快，我基础差那就多花时间、精力，多请教，实在不行能把现在维护设备的程序搞明白也可以。
4、如果我打算学习PLC，那么学习的目的是什么？是为了完成现在的工作、还是掌握了PLC老板会给涨工资，还是以后就打算从事这行，得先把学习目标确定下来。
误区二、纠结品牌
你现在能用到（接触到）那个品牌的PLC，就学那个。
不要管它是进口、国产，应用是否广泛，这些都不是现在应该考虑的问题。就像学习游泳一样，首先要做的就是，找个水浅的地方跳进去，先扑腾几下。
入门是学习三菱还是西门子？
有三菱的基础了，多久能学会西门子的PLC？
这些不是问题，任何一款入门后，再换其他品牌都能很快上手。
PLC技术是门实用技能，想掌握它，就从你面前的这个开始。
误区三、找别人要资料
这里说的找别人要资料，是那种胡子眉毛一把抓的拷贝，不去区分是否适合自己。
建议找老师傅要资料”，我推荐大家，带着自己的问题去寻找资料，每次只为解决具体问题去资料。
把别人的硬盘拿过来一份，电气柜说明，对自己的帮助并不大，我们要根据对知识的掌握情况，有针对性的查找学习资源、并结合自己的知识结构进行分类存储资料。
“找别人要资料”还有一种情况，就是自己不动手搜索资源。
现在网上手册、视频、软件包，可以说想要的任何东西都能找到。网上还会不定时的更新手册，实在不行还可以打400电话。
推荐：不会打技术热线的工程师，是不合格的工程师
有了资料不看，或者看不了有点难度的资料，也是初学者容易犯的错误。
误区四、基础不牢
工作中学习，不会像学校一样，从基础慢慢开始，更多时候需要要你先解决眼前的问题，但是这并不说明基础知识不重要。
正确的做法是，根据实际情况，用短的时间，把工作完成。问题解决了，回头反思在解决问题过程中，哪些知识是已经掌握，并对解决这个问题有帮助。
是否出现因为知识点掌握不牢靠，问题一直没有解决，别人提了一下想起某个知识点，问题也随之解决。
学习基础知识，利用知识解决问题，问题解决了总结经验，在积累的经验上，继续学习下一阶段的基础知识，如此往复。
误区五、固步自封
除了误区一：没有正确的学习观，会让你学习止步不前，其次就是固步自封，以为自己掌握了一定的技能，有了些工作经验，就可以高枕无忧。
先不说PLC发展迅速，不持续学习肯定会被抛下，单说我们掌握的这些技能，真的能解决工作中所有问题吗？或者只是解决了特定岗位的问题，换个工作能否胜任？
不要十年后你说：我有十年的工作经验。而面试官却告诉你：不，你只是用一年的经验工作了十年而已。
以上这些写给想进入这行的朋友，也是写给自己，希望自己保持初心、不断学习。在技术高速发展的今天，做一个终身学习者。
PLC编程要点
（1）根据控制流程图分配程序段
根据前期控制流程图将控制程序分解成不同的程序段，这样可以使程序整体结构清晰，便于后期调试程序。如果项目较复杂，将程序分段后便于分配给若干名编程人员同时编程和调试，从整体上提高了编程效率。
（2）编制I/O表和内存表
编制I/O表是给每个输入/输出点分配地址并做注释，避免编程时出现I/O点混乱的问题。编制内存表是分配PLC内存地址给程序的中间变量并做注释，便于编程时引用。
（3）简化编程
编程员在熟悉PLC指令系统的基础上，熟练使用高ji指令编程，可以***减少编程工作量，节省PLC存储器空间，有助于更好地发挥PLC功能。
（4）注释清晰
为了方便后期调试程序，编程时需将每个相关点的注释清晰地biao注在程序中，包括使用的特殊指令目的等。程序可读性好，为后期项目维护和升级打下基础。
PLC程序调试方法
PLC应用程序的调试工作可以分为模拟调试和联机调试两个步骤。
一、模拟调试
模拟调试是指根据开关量I/O单元上各位对应的发光二极管的显示状态而不带输出设备进行的调试。
设计好控制程序后，一般先作模拟调试。有的PLC厂家提供了在计算机上运行、可用来替代PLC硬件来调试程序的仿zhen软件，例如欧姆龙公司与CX-Programmer编程软件配套的CX-Simulator仿zhen软件等。在仿zhen时按照系统功能的要求，将某些输入元件位强制为ON或OFF，或改写某些元件中的数据，电气柜电机，监视系统的功能是否能正确实现。
如果连接上PLC硬件来调试程序时，可以使用接在输入端子上的小开关和按钮来模拟PLC实际的输入信号，例如用它们发出操作指令，或者用它们模拟实际的反馈信号，如行程开关触点的接通和断开等。通过开关量输出单元上各输出点对应的发光二极管，观察输出信号是否满足设计的要求。
调试顺序控制程序的主要任务是检查程序的运行是否符合顺控图的规定，即在某一转换实现时，是否发生活动步状态的正确变化，该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、顺控图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后及时修改程序，直到在各种可能的情况下输入信号与输出信号之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。
总之，模拟调试是整个程序设计工作中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。模拟调试和程序编写是密不可分的，程序的许多功能是在调试中不断修改和逐步完善的。模拟调试既可以在实验室内进行，也可以在现场实施。如果是在现场进行模拟调试，那就应将PLC系统与现场信号隔离，切断I/O单元的外部电源，以免引起不必要的损失。
二、联机调试
联机调试是指将PLC安装到控制柜中，并连接输入元件和输出负载，运行控制程序进行整体调试的过程。
在对程序进行模拟调试的同时，可以设计、制作控制柜，PLC之外其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。完成控制柜内部接线后，应测试接线。可以在控制柜的接线端子上模拟PLC外部的开关量输入信号，或操作控制柜面板上的按钮和指令开关，观察对应PLC输入点的状态变化是否正确。用编程器或编程软件将PLC的输出点强制置位或复位，观察对应PLC的负载（如外部的继电器、接触器等）动作是否正常，或对应控制柜接线端子上输出信号的状态变化是否正确。
对于有模拟量输入的系统，可以给变送器提供标准的输入信号，通过调节单元上的电位器或程序中的参数，使模拟量输入信号和转换后的数字量之间的关系满足要求。
在现场安装好控制柜并完成柜内接线测试后，将外部的输入元件和执行机构接入PLC，将PLC置于运行模式，运行控制程序，检查控制系统是否能满足要求。
在调试过程中将暴露出PLC系统可能存在的硬件问题及梯形图设计中的问题，发现问题后在现场加以解决，直到完全符合要求。全部调试完成后，还要经过一段时间的试运行，以检验系统的可靠性。
