电气PLC系统教学——学习方法

电气PLC系统教学

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前言

工控十年，一直痴迷于PLC编程，迷恋于学习方法的研究。从一个编程小白到电气设计人员，其中经历了很多，设计，安装，编程，调试，售后，维护，啥都干过。不管干啥都要有更上一层楼的决心还要用更高的条件去要求自己。

我就想在这里给大家分享一些真实的方法和经验。目的只有一个：帮助大家入门和进阶，在大家学习的道路上做一些合适的铺垫。

电气的学习涉及到内容较多，跟器件品牌，应用行业，所在地域，也有一定的关系。我把我学习过程中涉及到电气知识和经验分享给大家。我是以讲方法为主。

简单的列举一下我的从业经验，然后再告诉大家学习方法和思路。

1、先说一下PLC方面的应用。

西门子200系列：石家庄换热站自动控制系统，40多个换热站连接力控软件。

西门子200samrt：石家庄供热节能自动控制系统，7套PLC连接组态王软件。

西门子300系列：汽车厂自动化输送线，汽车厂总装、焊装车间的生产线，地板链，悬链，摩擦线，大平板线等，多套PLC连接wincc软件。

西门子1200系列：换热站自动控制系统，自主研发的全自动热量表检定装置。

三菱系列：广州某汽车厂总装轮胎线，冲压侧围线，景德镇某汽车生产线。

欧姆龙：广州某座椅生产线。

施耐德，合肥某汽车厂车门生产线。

AB系列，芜湖某汽车厂总装生产线。

还应用过，台达，信捷，维控等PLC。

2、外部器件的应用：

按钮，旋钮，继电器，接触器，延时继电器，液位控制器，温控器，时控开关等，行程开关，光电开关，接近开关，超声波开关等，安全继电器，安全光幕，安全踏毯，区域扫描。

3、变频器应用，西门子，三菱，施耐德，ABB，丹弗斯，海利普，富士，德力西，英威腾等变频器，主要应用方向：端子启停；多段速控制；通讯控制启停，频率；恒压供水的应用。

4、伺服控制器：三菱PLC控制安川伺服电机；台达PLC控制台达伺服；

5、触摸屏：西门子，三菱，ab，昆仑通泰，维控等触摸屏。

6、上位机：力控，组态王，wincc。

我会将应用的比较多的产品的使用方法和经验分享给大家，然后大家可以按照我给大家提供的思路和方法去学习。不能说事半功倍，至少可以让你理解的更透彻一些。

我们首先要确定一个主线，然后再将内容细化。说的直接一点就是采用各个击破的策略。

一般人的思路可能是先了解PLC，在了解外部器件，再学习变频器，再学习伺服，再学习触摸屏，再学习上位机。

我们这里阐述一下对方法的理解。办一件事方法有多种，办成一件事方法也有多种，准确合理的办法只有一种或者几种，但是最合理的办法只有一种。我们不一定能找到最合理的办法，但是我们要找到相对合理的办法就行，通过合理的办法来解决问题，这样就事半功倍。

我们的目的是学习电气，PLC是电气主要组成部分之一，可以说占据相当重要的位置。结合我们前边讲的学习方法，我们要始终让一个原则成为最高的一个原则来控制下边的原则和事情。

思路一，分块区各个击破学习，学习顺序如下：外部器件、变频器、伺服→PLC模块

→PLC编程→触摸屏→上位机

思路二，根据我的工作经验做出如下顺序调整：

第一轮：PLC模块→外部器件→电气识图→PLC编程初级→触摸屏初级

第二轮：变频器、伺服→PLC编程中级→触摸屏中级

第三轮：PLC和仪表通讯→PLC和PLC之间通讯→PLC和上位机之间通讯

第四轮：电气制图→电气项目设计→电气项目实施→电气项目实例

有一定工作经验和一定电气基础的可以选择第一种思路，如果是新手或者是刚入门的建议选择第二种思路，如果你说“我领悟能力非常强，我就选第一种。”方法的选择因人而异。

由于我个人感觉西门子的构架比较全，更主要的是我本人对西门子的更熟悉一些，所以我们以西门子的为例，由于s7-200已经停产，我们将重点转移到200smart和1200上面来，但是呢由于200是基础，讲课的过程中也会涉及到200系列的相关问题。

那么我们来分一下章节，简单点的划分就是每一轮学习我们划分成“季”，那么我们书稿目录就出来了

《电气PLC系统教学第一季》章节如下：第一章PLC模块；第二章外部器件；第三章：电气识图；第四章：PLC编程初级；第五章：触摸屏初级

《电气PLC系统教学第二季》章节如下：第一章 变频器、步进；第二章PLC编程中级；第三章：触摸屏中级

《电气PLC系统教学第三季》章节如下：第一章 PLC和仪表通讯；第二章PLC和PLC之间通讯；第三章：PLC和上位机之间通讯

《电气PLC系统教学第四季》章节如下：第一章 电气制图；第二章：电气项目设计；第三章：电气项目实施 第四章：电气项目实例

我们教学方法是这样的呢？经过我们接近8个月的直播，我们积累了很多经验，收获了一批铁粉，我们一直在探索和摸索学习方法和思路。

现在我将学习方法公布一下：线上以今日头条，头条号为主，发布专栏学习内容和录播视频。我们一般每周二，四，六晚上8点在头条直播，手机打开我们的主页可以看到直播，电脑观看需要到西瓜视频客户端看咱们的直播。我们的直播录播也会发布到专栏内。建立一个录播专栏。

我们预计划分三专栏：教学专栏，录播专栏，沟通专栏。

教学专栏：图文和视频专栏。

录播专栏：发布直播录播视频。

研发专栏：发布学习资料和专题研讨专栏。

最后征集一下大家的投稿:PLC编程如何学习才是合理的？

案例讲解：维控智慧农业应用方案

1、维控慧网

1.1 维控物联网系统

维控慧网是轻量级、可二次开发的通用工业物联网平台，用户可以基于自身需求，通过慧网和慧盒（V-BOX），快速搭建各行各业的工业互联网应用，实现设备管理、数据对接、无人值守、远程运维的功能。

1.2 维控慧网部署节点

维控慧网（V—NET）是维控公司自主研发的通用工业互联网平台，在全球部署有三个节点：

1.3 维控慧网安全框架

维控慧网倡导全面安全的系统架构：在涉及到慧网任何一个产品功能角落，都必须有相应的安全措施保驾护航。

根据系统的模块划分，维控慧网安全可以分为以下几个部分：

l 硬件安全：慧盒能识别并拒绝未经授权的访问请求，防止网关硬件被非法复制，对平台发来的控制请求进行确认，以确保设备安全、硬件及其通信安全。

l 平台安全：防止未经授权的设备接入平台；防止未经授权的用户访问平台；防止用户数据被未经授权地使用或者访问。

l 通信安全：防止通信被窃听；防止通信被劫持；防止通信过程用户信息泄漏。

l 用户安全：阻断不当或可能导致危险的用户操作；核实用户身份、提醒用户保护个人信息。

2、智慧农业

2.1 智慧农业的背景和意义

随着城市的不断发展，环境问题越来越严峻，同时耕作土地的减少，农业大棚蔬菜种植逐渐成为新农业发展的主要内容。农业智能大棚技术就是将物联网技术应用到传统农业，利用工控技术采集大棚各类传感器的数据，并通过物联网智能网关上传到相关平台。实现了土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、CO2含量等参数的检测和图像、数据存储，并基于采集数据进行分析，进而实现调温、调光、换气、自动灌溉、自动放风、自动卷帘等自动控制，并可以远程适时监控，从而提高生产经营效率。管理人员可远程实现对所有大棚的实时可视化管控。

2.2 智慧农业的现状

农业是我国国民经济的基础，是关系国计民生的重要产业，但是我国农业长期落后的面貌至今没有完全改变。党的十九大报告和国家“十三五”规划，都把推进农业现代化发展摆在重要位置。

当前，我国农业面临着资源环境和劳动力等方面的压力，处于由传统农业向现代农业转型的关键时期，农业正在朝数字化、精准化、智能化、生态化的方向发展。农业大棚蔬菜种植逐渐成为新农业发展的主要内容。

2.3 智慧农业的发展趋势

当前，我国智慧农业的发展正处在起步阶段，未来一个时期，随着国家“互联网+”行动计划的出台，现代信息技术将快速向农业领域渗透，智慧农业的发展将进入加速期，智慧农业将成为农业现代的制高点。3、智慧农业系统架构和应用

3.1 系统架构

维控智慧农业系统采用应用层、网络层、设备层和传感层的四层结构体系：

应用层（平台管理层） ：将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联的应用，实现对信息资源进行采集、开发、利用和存储，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库，为农业的各类业务提供统一的信息资源支撑。

网络层 ：将来自设备层的各类信息通过网络传输到应用服务层，为设备层和应用层提供可靠的数据传输。

设备层 ：根据系统设定，对来自传感层的结果做出反应，实现智能控制。

传感层 ：感知获取农业环境中发生的物理事件和数据信息（光照、空气、温湿度数据、音视频数据等）。

3.2 平台部署方式:云商模式

无须经过慧网，直接通过V-BOX将用户的设备接入第三方云平台，并将设备数据上报至该平台，并支持网关的自己定义，随时可修改对接云平台的协议。

3.3 设备层控制方式

维控智慧农业方案通过PLC自带的485与各环境传感器进行modbus通讯包含：空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、风向风速、土壤EC/PH值等。扩展的485口做为从站与LED大屏或其他设备进行数据交换。

3.4 系统建设目标

1、将物联网技术应用到传统农业，利用工控技术采集大棚各类传感器的数据，并通过物联网智能网关上传到相关平台。

2、实现土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、CO2含量等参数的检测和图像、数据存储，并基于采集数据进行分析，进而实现调温、调光、换气、自动灌溉、自动放风、自动卷帘等自动控制，并可以远程适时监控，从而提高生产经营效率。管理人员可远程实现对所有大棚的实时可视化管控。

3.5 系统应用场景

智慧农业大棚控制维控远程方案主要由环境气象站子系统、大棚智能环控子系统 、智能灌溉（滴灌）控制子系统等部分组成。可以实时远程获取大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，通过智能分析控制，自动控制帘风机、喷淋灌溉、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、报警信息。

3.5.1 环境气象站子系统

环境气象站分为室内和室外环境，控制方案主要采用维控PLC：LX-3V0806MR+RS485BD 屏PI3070和V-BOX组成。

环境实时监测数据主要通过PLC自带的485与各环境传感器进行modbus通讯包含：空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、风向风速、土壤EC/PH值等。扩展的485口做为从站与LED大屏或其他设备进行数据交换。

LED大屏主要作为本地查看各环境气象站的实时数据。

而通过维控V-BOX可以实时远程获取大棚的各环境数据进行分析查看。

例图：

3.5.2 大棚智能环控子系统

控制方案主要采用维控PLC：LX-3V3624MR 屏PI3070和V-BOX组成.

根据农作物生长实际的环境要素指标需求，进行生产设备运作阈值的设置，使设备在特定时间内进行特定时长的开启/关闭。设备运作策略的设置，可使生产设备24小时无障碍、自动化，根据生产环境的变化进行智能化的策略应对、开启自动化的运作模式。控制终端根据监测的环境数据，实现对农业生产设备的远程智能控制，例如遮阳、保温、补光、通风等设备。支持远程、本地手自动控制。

3.5.3 智能灌溉（滴灌）控制子系统

控制方案主要采用维控PLC：LX-3V3624MR+RS485BD屏PI8102和V-BOX组成。

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统（或地形自然落差），将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起。

通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况；作物不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。

3.6 方案建成效果

3.6.1 生产管理界面

3.6.2 视频监控

主要通过维控慧盒V-BOX添加萤石云摄像头进行视频图像采集，视频监控系统可实时监控种植区域内环境、人员、活动、农作物生长状况。可同时监控多个区域或放大至单个区域进行单独的精细化的查看和管理。

1、规范和监控种植人员的行为，并做好安全化、标准化种植作业管控；

2、规范管理采摘人员的行为及违规预警；

3、与温室大棚内的温湿度传感器物联叠加，及时监测预警大棚内的环境变化；

4、观察监控种植作物的长势分析应用；

5、与巡检系统联动，实现移动可视化种植作业巡护。

视频监控系统实现远程监控、视频采集、录像回放和智能运维,并为智能硬件数据传输提供服务。

3.6.3 云组态画面

3.6.4 大屏显示画面

4、智慧农业方案总结

4.1 方案优势

l 一人，一APP，一农场

通过在农业生产现场搭建全面的“ 物联网”监控网络,在实时掌握了生产基地的气候环镜、土壤墒情、作物长势情况下，同时可远程自动化控制现场农业设施设备,真正做到24小时不间断实时监测、异常情况智能预警、险情灾害及时排解、设施设备精准控制，最终实现降低成本、提高效率、改善产量与品质的目的。真正实现无人值守和远程运维。

l 群控群力，集中管理

一个灌溉网关可同时控制方圆6公里内的灌溉节点，一个节点可接2个电磁阀,集中管理。且每一次的操作都会生成操作日志，让设备的操作有根可寻。

l 智能决策，节水节能

用户可利用电脑、APP等终端，实现定时或策略灌溉，可参数化地控制灌溉，系统经过实践多次地改良，逻辑合理，效果优异。

4.2 方案总结

智慧农业可以让职工坐在家里只需动动手机发个信息，就可以遥控完成大棚卷帘机自动升降棉被、自动开合风口、自动灌水施肥等工序。智慧农业主控设备具有科学智能、低成本、安全可靠、省工省时的特点。

当前中国农业还是四化实现同步发展的短腿，是个弱项，中国农业发展到这样一个阶段，结构性问题也非常突出，既有产业本身结构的问题，也有区域性结构问题，未来的道路依旧任重而道远！

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