工控程序设计入门指南 (工控程序设计基础知识)

工控程序设计入门指南

一、引言

随着工业自动化的快速发展，工控程序设计已经成为一个热门领域。
工控程序设计涉及到工业控制领域中的硬件与软件的结合，旨在实现工业设备的自动化控制。
对于初学者来说，掌握工控程序设计的基础知识是进入这一领域的必备条件。
本文将详细介绍工控程序设计的入门知识，帮助初学者快速上手。

二、工控程序设计概述

工控程序设计是指为工业控制设备编写控制程序的过程。
其目的是实现工业设备的自动化、智能化控制，提高生产效率和产品质量。
工控程序设计涉及到硬件、软件、通信等多个领域的知识，要求开发者具备丰富的理论知识和实践经验。

三、工控程序设计基础知识

1. 编程语言

工控程序设计常用的编程语言有C/C++、Java、PLC编程等。
其中，C/C++语言在工控领域应用广泛，因为它们具有高效的运算能力和良好的可移植性；Java语言在工业自动化领域也有广泛应用，尤其是在基于PC的控制器中；PLC编程是工业控制中不可或缺的一部分，主要用于控制工业设备的逻辑。

2. 嵌入式系统

嵌入式系统是工控程序设计的重要组成部分。
了解嵌入式系统的原理、硬件结构、操作系统等基础知识对于开发工业控制程序至关重要。
常见的嵌入式系统有PLC、RTU等。

3. 自动化理论

工业自动化理论是工控程序设计的理论基础。
了解自动控制原理、控制系统组成、控制算法等知识点，有助于更好地理解工业设备的控制需求，为开发控制程序提供理论指导。

4. 通信协议

在工业控制系统中，设备之间的通信非常重要。
了解通信协议的原理和常见标准（如Modbus、Profinet等）对于开发可靠的工控程序至关重要。
通信协议的选择应根据具体应用场景和需求来确定。

四、工控程序设计实践技能

1. 硬件连接与配置

掌握基本的硬件连接与配置技能是工控程序设计的基石。
开发者需要了解如何连接传感器、执行器、PLC等设备，以及如何进行硬件参数的配置。

2. 程序调试与测试

在开发过程中，程序调试与测试是必不可少的环节。
掌握基本的调试技巧和方法，如使用调试工具进行程序跟踪、变量查看等，有助于提高开发效率。

3. 系统集成与优化

在开发完成后，需要将程序集成到工业控制系统中，并进行系统优化。
了解如何与其他设备或系统进行集成，以及如何优化程序性能，对于提高整个系统的稳定性和性能至关重要。

五、学习途径与方法建议

1. 学习途径

（1）专业课程：参加专业的培训课程或在线教育课程，系统地学习工控程序设计的知识体系。

（2）在线资源：利用互联网资源，如技术论坛、博客等，获取学习资料和经验分享。

（3）实践项目：参与实际项目，通过实践锻炼提高自己的技能水平。

2. 学习方法建议

（1）理论与实践相结合：在学习的过程中，要注重理论与实践相结合，通过实践来加深对理论知识的理解。

（2）重视基础：打好基础是学好工控程序设计的关键。
初学者应从基础概念入手，逐步深入学习。

（3）持续学习：工业自动化技术日新月异，学习者应保持持续学习的态度，不断更新自己的知识体系。

六、总结

本文介绍了工控程序设计的入门知识，包括概述、基础知识、实践技能以及学习途径与方法建议。
希望初学者通过本文的介绍，能够快速了解工控程序设计的基本概念和知识体系，为今后的学习与实践打下坚实的基础。
随着不断努力和实践，相信读者能够逐渐掌握工控程序设计的技能，为工业自动化领域的发展做出贡献。

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PLC的基础知识大概有几部分，分别是什么？

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。 PLC的基本构成概述从结构上分，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。 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源PLC的电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 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）。 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。 这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 输入输出接口电路（I/O模块）PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。 I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。 I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 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，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 底板或机架大多数模块式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，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 功能模块如计数、定位等功能模块通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等编程设备编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 人机界面最简单的人机界面是指示灯和按钮，液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 编辑本段PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。 一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。 从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。 加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 容易改造系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。 这很适合多品种、小批量的生产场合。 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。 它的重量小于150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 编辑本段趋势与动向一、 当代PLC技术的发展趋势发展迅速，产品更新换代；开发各种智能化模块，不断增强过程功能；PLC与个人计算机（PC）结合；通信联网功能不断增强；发展新的编程语言，增强容错功能。 二、 当代PLC技术的发展动向美国通用汽车以用户身份提出新一代控制器应具备十大条件，这十大条件是：1． 编程方便，可在现场修改程序；2． 维修方便，最好是插件式；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． 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。 1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。 接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。 1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第一台可编程序控制器DSC-18。 1973年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。 我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。 进入20世纪70年代，随着微电子技术的发展，尤其是PLC采用通讯微处理器之后，这种控制器就不在不局限于当初的逻辑运算了，功能得到更进一步增强。 进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC，使PLC的功能增强，工作速度快，体积减小，可靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为灵活，方便。 编辑本段PLC培训与证书可编程控制器编程语言可编程控制器PLC中有多种程序设计语言，它们是：梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。 梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。 功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。 功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 PLC学习情况目前，PLC应用人才供应主要依靠高校（设相关专业的有267所）、高职（600多所）和技校（2000多所）。 其相关的专业一般名为“自动化”、“机械制造及自动化”、“电气自动化”和“机电一体化”。 设置相关专业的学校包括从清华大学、浙江大学这样的国内一流院校，到各种职业培训机构，而涉及的专业外延更加广泛，有不少学校已经将PLC的应用作为专业学院的基础课程。 而人力资源和社会保障部CETTIC项目下的PLC课程，更是将培训分为通用知识、实务知识、实践技能，重视案例分析和行为导向。 可编程控制器PLC程序设计师培训证书CETTIC要求，学员只有在三部分知识考核都通过后，并根据考试成绩可获得相应级别（初、中、高）《可编程控制器（PLC）程序设计师职业培训证书》。 该证书也是PLC领域内唯一国家认可的培训证书，含金量较高。 可编程控制器PLC程序设计师师资培训证书CETTIC 证书分岗位证书和师资证书，培训者也可以根据自己能力选择报考师资培训证书。 但由于该证书要求报考人员必须是本科以上学历，且有一定工作经验方可接受报名，持此师资证书者更是凤毛麟角。 目前只有个别具备极强实力的培训机构得到了CETTIC的官方授权，进行相应课程的开发和组织师资培训，学员考试通过后会获得《CETTIC 职业师资培训证书》（在全国紧缺人才办网站有详细介绍）。 编辑本段PLC的应用领域总述目前，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，使用情况大致可归纳为如下几类。 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，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，也可用于多机群控及自动化流水线。 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。 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。 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。 过程控制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。 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、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。 通信及联网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。

PLC编程入门怎么学

PLC编程入门学习的方法如下：

1、理解PLC原理：

PLC是一种在工业中被广泛应用的自动控制元件。 然而PLC应用与编程人才短缺已经成为制约我国自动控制领域发展的瓶颈。 通过学习PLC可编程控制器程序设计使学员掌握可编程序控制器的工作原理和PLC控制系统硬件软件的设计方法，可编写复杂的PLC程序，为从事PLC控制系统的设计、调试和改造工作打下基础。 可以独立承担相关项目的设计与开发。 让您由一位电工升级为货真价实的工程师！

2、要学习以下方面必备知识：

3、要掌握以下的原理

如何学习plc编程？

学习PLC编程首先需要从理论基础开始。

1）学习PLC的基本原理，

硬件：搞清楚输入和输出端的基本结构，熟悉端口的基本电气要求。

软件：对于PLC系统，必须搞清楚什么是I/O刷新，这是编程的基础，知道PLC的工作循环。

推荐学习《可编程控制器原理及应用》

2）学习基本指令

可以先从梯形图语言开始，先练习基本的逻辑指令；

学些各种逻辑指令块。

推荐学习《PLC自学手册》

3）实践

可以在模拟器上模拟练习：（一般PLC编程器都有模拟的功能）

编写PLC程序，编译运行，手动输入一些信号，观看输出端口的信号变化是否满足程序的要求。

扩展资料

plc编程的方法：

1、经验法

即是运用自己的或别人的经验进行设计，设计前选择与设计要求相类似的成功的例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至适合自己的情况。 在工作过程中，可收集与积累这样成功的例子，从而可不断丰富自己的经验。

2、解析法

可利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果，画成梯形图或直接写出程序。 解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，可避免编程的盲目性，是较有效的方法。