PLC现场工程师工作管理标准手册

PLC现场工程师工

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PLC现场工程师工作手册

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交电电电电电一、出发前的准备

从事PLC的技术支持的人，如果是要到现场开始进行系统调试，

无论是对OEM客户，还是对一个过程控制的系统集成，都要在事先

做好一些准备工作。就像一个“驴友”出行前,要更换自己的服装特

别是鞋子，带好水、食品，还要准备在野外的一些防身用品，如果是

过夜的话,还要有帐篷、手电筒等一样，作为一个职业的PLC技术

支持工程师，也有不少的东西是要准备的。

首先要安排自己的行程计划和衣食住行。如果是需要住宿的话,

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那么如何定机票、酒店（旅馆、招待所），这里就不多说了。如果时

间很长（如超过一个月），为了省钱，就要考虑在当地租房子了，特别是

出发的是一个小组，而不是一个人的时候。衣食住行,这些问题与普

通的旅行是一样的,虽然这些问题对你完成任务的影响力并不⑪于

你的专业水平。想象一卜，你到S现场,因为食物中毒导致一个星期

拉痢疾的情况会对工作造成什么样的影响，就知道该准备那些东西

了。一般,有经验的自动化公司的行政部门会为工程师考虑好这些

情况，可是，作为工程师自己一定要进行确认,看看是否所有的事情

都已经安排好了。

安顿好了衣食住行的后,要准备自己的工具。作为PLC的现场调

试工程师,并不需要很多的调试工具。可是,一个螺丝刀、一台万用

表,还是必备的。另外，如果要与现场的仪表传感器进行系统联调的

时候，还要有一台信号发生器来模拟现场仪表的信号，以确定当发生

问题时，现场的信号是完好的。还有，一台结实的手提电脑,是你编

程和调试的必须的工具。虽然这些工具你能够要求用户准备好，可

是，作为一个职业的PLC工程师，如果连这几样工具都没有，会被用

户怀疑你的职业水平的。其它的一些仪器仪表，如果需要的话，你能

够向公司或者客户提出来，让她们提前准备，比如，示波器、稳压电

源等等。毕竟这些不那么通用的仪器，一般是不可能随身携带或备

用的。

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二、设计交底工作

如果系统设计不是你自己做的,那么在出发前，就要与系统的设计

人员进行充分的沟通，对于不清楚和不明白的地方,一定要弄清楚，

确保自己清晰地理解S要完成的工作目标，和设计者的意图。小要

轻易否定设计者的方案，也不要轻易地说别人那里设计得不行。

可是,因为你是从事现场的工程师，因此，也不必过于迷信设计

者。你能够提出自己的建议。比如,PLC的机架和CPU模块和I/O

模块的搭配原贝（亘能有时候，设计师不知道你所用的PLC的机架

有4槽、6槽和8槽，甚至12槽的，因此，可能全部都选了8槽的，而

导致了几个槽的空缺，你能够建议它修改为4槽或6槽的。

方案设计中,最容易出问题的地方是通讯，现场调试最麻烦的地方

也是通讯，因此对于通讯的部分,你必须清淅了解系统的框架结构，

而且对需要进行通讯的东西在出发前就要全部进行一遍调试，而且

要确认其中的所有需要通讯的模块是能够通讯的。比如，操作台电

脑、触摸屏、PLC、变频器、其它的PLC、一些智能仪表和仪器，

如果这些东西需要通讯的话，你必须要确认它们相互之间是能够通

讯的，如果你不确认的话，就要与厂家联络，并亲自再试一次。如果P

LC的节点数较多，要考虑距离和厂家CPU的限制。

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如果系统较大，远程单元、本地机架数量、每个机架的模块数量

的限制，并非出于系统功能和技术上的限轨而是由于使用规范性的

限制。在系统硬件组态时，要考虑这些模块的搭配作用。

对于电源模块的配置，一个资深的工程帅应该能够做出比较合埋

的搭配。例如，电源模块一般有5A和10A的分别，如果模块较少，能

够选用功率小的电源模块，如果模块较多厕应该选用大功率的电源

模块。而一般，如果现场仪表需要PLC也供应24V直流电源而不

是采用外部电源供电（如RTU）的情景，一般CPU所在的机架上选用

大功率的电源比较合理。

另外，在I/O模块的安装时，根据不同的系统,一般同型号的模块放

置在一起。可是，如果对于输出模块与输入模块形成回路的,则能够

招一个回路的参量所涉及的模块放置在一个机架上（或一个CPU

所控制的机架上）比较合理。有的设计师在设计的时候不会考虑这

一点，你能够调整过来。

在选型的时候，因为各种PLC都有大型、中型、小型的分别，这

些分别主要是由CPU模块的性能不同造成的。在实际上,并非一

定大型的功能就是合适的。除了价格方面的考量之外,主要是，如果

控制点数不多，小型的CPU模块完全能够胜任，则小型的CPU反而

比大型的CPU模块工作还要可靠一些。因为,小型的CPU所涉及

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的资源少,而大型CPU的资源多,在程序执行中，为处理那些程序不

需用到的资源时，也要分配时间去处理,这样不但造成资源的浪费，

可能在程序处理上不及小型CPU能够更单纯和稳定地工作。

在设计交底的过程中要指出的是，对十设计中的任何变更,你只能

提建议，而不是擅自做修改。因为，你的职责是按照设计施工，而不

是设计，因此，对于任何你发现的不合理的东西，你能够提出意见，但

必须要等到设计变更确认书下到你手里后，你才能按照变更后的设

计工作，尽管这个变更可能是你的意见。还有,即使最初的设计也是

你做的，你在变更后，也要通知客户，并取得客户的书面同意。

三、装机步骤

到了现场后，进行系统安装前,需要考虑安装环境是否满足PLC

的使用环境要求，这一点能够参考各类产品的使用手册。但无论什

么PLC,不都能装设在下列场所含有腐蚀性气体之场所，阳光直接

照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化

学物质容易侵入的地方，有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件

移位的地方。

如果必须要在上面的环境使用,则要为PLC制作合适的控制箱,

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采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外极低温度下使用，能

够使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各制造

商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。

在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下

事项:控制箱内空林流通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变

压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力线与

信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是

否需预留空间，供日后系统扩充使用。

除了上述注意事项之外,还有其它注意事项要留意。

首先比较重要的是静电的隔离。静电是无形的杀手，但可能因为

不会对人造成生命危险，因此许多人常常忽视它。在中国的北方、

干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件的因素。

虽然你被静电打到的话，只不过是轻微的酥麻,但这对PLC和其它

任何电子器件就足以致命了。

要避免静电的冲击有下列三种方式:在进行维修或更换组件时，请

先碰触接地的金属,以去除身上的静电;不要碰触电路板上的接头或

是IC接脚;电子组件不使用时，请用有隔离静电的包装物，将组件放

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置在里面。想象PLC里的元器件是一个矫嫩的婴儿,而那些静电会

导致这个婴儿死亡，你就会更容易以正确的态度对待这个问题了。

基座安装(RACK)时,在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置

后,要依照图纸所小尺寸，标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座

牢固为止。在装上电源供应模块前，必须同时注意电源线上的接地

端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系

列的问题，静电、浪涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能

够工作，因此，不少经验不足的工程师就误以为接地不那么重要了。

这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，虽然你正常前进的时候,

保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的区候,没有那根绳子，你的

生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC系上保护缆绳。

在I/O模块安装时，须注意如下事项:1/0模块插入机架上的槽位

前,要先确认模块是否为自己所预先设计的模块;I/O模块在插入机

架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合的;模块固

定螺丝务必锁紧;接线端子排插入后，其上下螺丝必须旋紧。由于现

场的变压器、电机等影响,多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，

会导致模块从机架中松开。

四、硬件模块的组态和确认

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对于各种PLC的现场硬件组态和软件调试，一般有经验的工程师

应该先花一些时间对自己的现场工作进行一个简单的规划,一般应

当采取如下的步骤：

(1)系统的规划

首先，必须深入了解系统所需求的功能，并调查可能的控制方法，

同时与用户或设计院共同探讨最佳之操作程序，根据所归纳之结论

来拟定系统规划,决定所采行的PLC系统架构、所需之I/O点数与

I/O模块型式。

(2)1/0模块选择与地址设定

当I/O模块选妥后,依据所规划之I/O点使用情形，由PLC的CPU

系统自动设定I/O地址，或由使用者自定I/O模块的地址。

(3)梯形图程序的编写与系统配线

在确定好实际的I/O地址之后,依据系统需求的功能，开始着手梯

形图程序的编写。同时,1/0之地址已设定妥当，故系统之配线亦可

着手进行。

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(4)梯形图程序的仿真与修改

在梯形图程序撰写完成后，将程序写入PLC,便可先行在PC与。

penPLC系统做在线连接，以执行在线仿真作业。倘若程序执行功

能有误，则必须进行除错,并修改梯形图程序。

(5)系统试车与实际运转

在线上程序仿真作业下，若梯形图程序执行功能正确无误，且系统

配线亦完成后，便亘使系统纳入实际运转，项目计划亦告完成。

(6)程序注释和左档

为确保日后维修的便利，要将试车无误可供实际运转的梯形图程

序做批注，并加以整理归档，方能缩短日后维修与查阅程序之时间。

这是职业工程师的良好习惯，无论对今后自己进行维护，或者移交用

户，这都会带来极大的便利,而且是你的职业水准的一个体现。

以上工作中，复杂的系统规划可能需要几天甚至更长的时间，但一

个简单的系统规划在一个具有良好的职业习惯的编程工程师手中,

可能只需要几个小时。

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这里要强调一个问题，是十分简单但却几乎每个项目都会发生的,

那就是对PLC的接线。这往往是经验不足的工程师常常忽略的一

个问题。其实，现场调试大部分的问题和工作量都是在接线方面。

有经验的工程师首先应当检查现场的接线。一般，如果现场接线是

由用户或者其它的施工人员完成的，则经过看其接线图和接线的外

观，就能够对接线的质量有个大致的判断。然后要对所有的接线进

行一次完整而认真的检查。现场由于接线错误而导致PLC被烧坏

的情况屡次发生，在进行真正的调试之前,一定要认真地检查。即便

接线不是你的工作，检查接线也是你的义务和责任，而且，能够省去

你后面大量的时间0

五、通讯的设置

现在的PLC大多数需要与人机界面进行连接，而下面也常常有变

频器需要进行通讯,而在需要多个CPU模块的系统中，可能不同的

CPU所接的I/O模块的参量有需要协同处理的地方，或者，即使不需

要协同控制，可能也要送到某一个中央控旬室进行集中显示或保存

数据。即便只有一个CPU模块,如果有远程单元的话，就牵涉到本

地CPU模块与远程单元模块的通讯。另外,即使只有本地单元,CP

U模块也需要经过通讯口与编程器进行通讯。因此,PLC的通讯是

十分重要的。而且,由于涉及到不同厂家的产品，通讯往往是令人头

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痛的问题。

PLC的通讯有RS232、RS485、以太网等几种方式。通讯协议

有MODBUS、PROFIBUS.LONWORKS.DEVICENET等等，一

般以MODBUS协议使用得最为广泛，向其它的协汉则与产品的品

牌有关。今后，应该是工业以太网协议会越来越普遍。

PLC与编程器或手提电脑的通讯大部分采用RS232协议的串口

通讯。用户在进行程序下载和诊断时都是这种方式，可是，这种通讯

的方式绝不但限于此。在大量的机械设备控制系统中,PLC都是采

用这种方式与人机界面进行通讯的。人机界面一般也是采用串口，

协议则以MODBUS为主，或者是专门的通讯协议。而界面方面则

由HMI的厂家提供软件来进行设计。

现在的PANELPC也有采用这种方式来进行通讯的，在PANEL

PC上运行一些组态软件，经过串口来存取OpenPLC的数据，由于P

ANELPC的逐渐轻型化和价格的下降，这种方式也越来越多地被使

用。

在需要对多台PLC进行联网的时候，如果PLC的数量不是很多

（15个节点以内）、数据传输量不大的系统,常采用的方式是经过RS

485所组成的一个简单串行通讯口连接的通讯网络。由于这种通

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讯方式编程简单,程序运行可靠，结构也比较合理，因此很受离散制

造行业的工厂工程师的欢迎。在总的I/O点数不超过上10000个，

开关量I/O点占80%以上的系统，都能够采用这种通讯方式能够稳

定而可靠地运行。

如果对通讯速度要求较高的场合，能够采用点到点的以太网通讯

方式。使用控制器的点到点通讯指令，经过标准的以太网□，用户能

够在控制器之间或者扩展控制器的存储器之间进行数据交换。这

PLC较为广泛使用的一种多CPU模块的通讯方式，与串口的RS48

5所构成的点对点网络相比,由于以太网的速度大大加快，加上同样

具有连接简单，编程方便的优势，更方便的是，与上位机能够直接经

过以太网进行通讯，因此很受用户的欢迎。甚至，在一些单台PLC

和一台PANELPC构成的人机界面的系统中，由于PANELPC中一

般有内置的以太网口，也有用户采用这种通讯方式。当前QpenPLC

对一些SCADA系统和连续流程行业的远程监控系统和控制系统，

基本上采用这样的方式。

还有一种分布式网络在大型PLC系统中是最为广泛考虑的结

构。经过使用人机界面(HMI)和DDE服务器均可获得对象控制器

的数据，同时能够经过Internet远程获得该控制器的数据。各个CP

U独立运行,经过以太网结构采用C/S方式进行数据的存取。数据

的采集和控制功能的实现都在OpenPLC的CPU模块中实现，而数

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据的保存则在上位机的服务器中完成。数据的显示和打印等则经

过HMI界面和组态软件来实现。

六、软件调试

PLC的内部固化了一套系统软件，使得你开始能够进行初始化工

作和对硬件的组态。PLC的启动设置、看门狗、中断设置、通讯

设置、I/O模块地址识别都是在PLC的系统软件中进行的。

每种PLC都有各自的编程软件作为应用程序的编程工具,常见的

编程语言是梯形图语言，也有ST、IL和其它的语言。如何使用编

程语言进行编程,这里就不细述了。

可是，用一种编程语言编出十分优化的程序,则是工程师编程水平

的体现。每一种PLC的编程语言都有自己的特色，指令的设计与编

排思路都不一样。如果对一种PLC的指令十分熟悉,就能够编出十

分简洁、优美、流畅的程序。例如，对于同样的一款PLC的同样一

个程序的设计，如果编程工程师对指令不熟悉,编程技巧也差的话，

需要1000条语句;但一个编程技巧高超的工程师，可能只需要200

条语句就能够实现同样的功能。程序的简洁不但能够节约内存，出

错的概率也会小很多，程序的执行速度也快很多，而且，今后对程序

进行修改和升级也容易很多。

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因此,虽然说所有的PLC的梯形图逻辑都大同小异，一个工程师

只要熟悉了一种PLC的编程，再学习第二个品牌的PLC就能够很

快上手。可是，工程师在使用一个新的PLC的时候，还是应该仔细

将新的PLC的编程手册认真看一遍，看看指令的特别之处,特别是

自己可能要用到的指令,并考虑如何利用这些特别的方式来优化自

己的程序。

各个PLC的编程语言的指令设计、界面设计都不一样，不存在孰

优孰劣的问题，主要是风格不同。我们不能武断地说三菱PLC的编

程语言不如西门子的STEP7也不能说STEP7比ROCKWELL的R

SLOGIX要好，所谓的好与不好,大部分是工程师形成的编程习惯与

编程语言的设计风格是否适用的问题。

现场常常需要对已经编好的程序进行修改。修改的原因可能是

用户的需求变更了，可能是发现了原来编程时的错误，或者是PLC

运行时发生了电源中断，有些状态数据会丢失,如非保持的定时器会

复位，输入映射区会刷新，输出映射区可能会清零，但状态文件的所

有组态数据和偶然的事件如计数器的累计值会被保存。

工程师在这个时候可能会需要对PLC进行编程，使某些内存能够

恢复到缺省的状态。在程序不需要修改的时候，能够设计应用默认

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途径来重新启动，或者利用首次扫描位的功能。

所有的智能I/O模块，包括模拟量I/O模块,在进入编程模式后或

者电源中断后，都会丢失其组态数据，用户程序必须确认每次重新进

入运行模式时，组态数据能够被重新写入智能I/O模块。

在现场修改已经运行时常被忽略的一个问题是,工程师忘记招P

LC切换到编程模式，虽然这个错误不难发现,但工程师在疏忽时往

往会误以为PLC发生了故障，因此