低压电工plc原理(电工PLC原理)

随着工业自动化技术的飞速发展，可编程逻辑控制器（PLC）已广泛应用于从生产线到楼宇控制的各个领域。对于广大低压电工从业人员来说呢，熟练掌握PLC技术，不再是锦上添花的技能，而是职业发展的必备核心能力。易搜职考网作为深耕低压电工PLC原理培训与研究十余年的专业平台，深刻理解这一技术融合的重要性。本文将系统性地阐述低压电工视角下的PLC工作原理，旨在帮助读者构建从基础到认知的完整知识框架。

一、 PLC的基本概念与硬件构成

PLC，即可编程逻辑控制器，是一种专为工业环境设计的数字运算操作电子系统。它采用可编程的存储器，用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械设备或生产过程。对于低压电工来说，可以将PLC理解为一个更强大、更灵活、可通过软件改变控制逻辑的“智能继电器组合体”。

一个典型的PLC硬件系统主要由以下几部分组成：

• 中央处理单元（CPU）：PLC的“大脑”，负责执行用户程序、处理数据、协调系统各部分工作。其性能决定了PLC的处理速度和功能强弱。
• 存储器：包括系统存储器（固化，用户不可更改）和用户存储器。用户存储器又分为用户程序存储器和数据存储器，分别存放由电工或工程师编写的控制程序和工作数据。
• 输入/输出单元（I/O模块）：这是低压电工接触最频繁的部分，是PLC与现场设备连接的桥梁。
  • 输入单元：接收来自现场的各种信号（如按钮、传感器、限位开关的信号），并将其转换为CPU能够处理的数字信号。输入电压通常为直流24V，这正是低压电工熟悉的安全电压范围。
  • 输出单元：将CPU处理的微弱信号放大，转换成能驱动现场执行元件（如接触器线圈、电磁阀、指示灯）的强电信号。输出类型常见有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。
• 电源模块：为PLC各部件提供稳定可靠的工作电源，通常将交流220V（或直流24V）转换为内部所需的直流5V、24V等。
• 编程器与编程软件：用于编写、输入、调试、监控和修改用户程序的工具。现代PLC通常通过电脑安装专用编程软件进行编程。

易搜职考网在教学中特别强调，低压电工必须像熟悉传统配电箱一样，熟悉PLC这些硬件模块的外观、接线端子、指示灯含义，这是进行安装、日常巡检和故障排查的第一步。

二、 PLC的工作原理与扫描周期

理解PLC如何工作是掌握其原理的核心。PLC采用了一种独特的“循环扫描”工作方式，这与传统继电接触器控制的“并行”工作方式有本质区别。这是易搜职考网课程中重点剖析的关键知识点。

一个完整的扫描周期主要包括以下三个阶段：

1. 输入采样阶段：在此阶段，CPU以扫描方式按顺序读入所有输入端子（无论其是否接线）的当前状态（通/断，即1/0），并将这些状态存入“输入映像寄存器”。在本阶段，输入映像寄存器的状态被刷新，而程序执行期间，此寄存器状态保持不变，即使外部输入信号发生变化，也只能等到下一个扫描周期的输入采样阶段才会被读入。
2. 用户程序执行阶段：CPU按照用户程序指令的先后顺序（通常是从上至下，从左至右）逐条执行。执行过程中，所需的输入状态从输入映像寄存器中读取，运算产生的输出结果并不直接送到输出端子，而是暂时存入“输出映像寄存器”。
3. 输出刷新阶段：用户程序全部执行完毕后，CPU将输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（1/0），一次性传送到输出锁存器，并驱动相应的输出端子，从而控制外部负载动作。

扫描周期周而复始地进行。这种工作方式的优点是抗干扰能力强、程序执行结果确定，缺点是会产生输入/输出响应滞后。扫描时间是一个重要参数，它取决于程序长短和CPU速度。低压电工在调试时，若发现设备响应“迟钝”，有时就需要考虑扫描周期的影响。

三、 PLC的编程语言与常用指令

PLC通过程序实现控制，而程序需要用特定的编程语言来编写。国际电工委员会（IEC）定义了PLC的几种标准编程语言，其中最常用、最适合低压电工入门掌握的是梯形图（LAD）。

梯形图：其图形符号和表达方式与传统的继电器控制电路图极为相似，直观易懂，非常适合有电工基础的人员学习。在梯形图中，有左右两条垂直的公共母线（类似电源线），中间是由触点和线圈组成的各种逻辑行。触点代表输入条件或内部逻辑状态，线圈代表输出结果。

易搜职考网在长期培训中归结起来说出，低压电工学习梯形图，应首先掌握以下几类核心指令：

• 基本逻辑指令：包括常开触点、常闭触点、线圈输出指令，这是构建任何逻辑的基础，对应传统电路中的按钮、继电器触点和线圈。
• 定时器指令（T）：用于实现延时接通、延时断开等时间控制功能，取代了传统的时间继电器。
• 计数器指令（C）：用于对脉冲信号进行计数，达到设定值后动作，取代了传统的机械计数器。
• 置位/复位指令（S/R）：这是PLC编程中非常强大和常用的指令，用于实现具有自保持（自锁）功能的控制，能使输出状态在条件满足后“锁定”，直到复位条件出现。

掌握这些指令，低压电工已经能够编写出替代大多数传统继电器控制电路的PLC程序，实现电机的启保停、顺序启动、星三角降压启动等经典控制。

四、 低压电工应用PLC的典型环节与实践要点

将PLC原理应用于实际，是学习的最终目的。易搜职考网结合大量实际案例，梳理出低压电工在PLC系统生命周期中各环节的工作要点。

1.系统设计与选型：电工需参与前期讨论，明确控制需求（如需要多少输入输出点、是否需要模拟量控制、通信功能等），协助工程师完成PLC及其扩展模块的选型。I/O点数的合理预留（一般增加10%-20%余量）是关键。

2.安装与接线：

• 电源隔离与抗干扰：PLC电源应通过隔离变压器供电，并与大功率设备（如电机驱动器）的电源分开。这是易搜职考网反复强调的安全与可靠性基础。
• 规范的I/O接线：输入回路一般接入无源干接点或NPN/PNP型传感器；输出回路需根据负载类型（直流/交流、感性/阻性）合理选择输出模块类型（继电器型或晶体管型），并在感性负载（如接触器线圈）两端并联浪涌吸收元件（如RC回路或续流二极管）。
• 接地：良好的接地是保证PLC稳定运行的基石，必须单独设置保护接地，接地电阻应符合要求。

3.程序阅读与简单调试：作为低压电工，不一定要精通复杂编程，但必须能“读懂”程序。能根据梯形图分析设备的动作流程，能在工程师的指导下，利用编程软件的监控功能，在线查看输入/输出点、内部继电器的通断状态，这是排查故障的利器。
例如，当一台电机不启动时，可以监控启动按钮对应的输入点是否有信号，程序中的相关逻辑是否导通，最终输出点是否有输出，从而快速定位故障是在外围电路、PLC输入点、程序逻辑还是输出驱动环节。

4.维护与故障排查：日常维护包括检查PLC工作环境（温度、湿度、粉尘）、电源电压是否稳定、各模块连接是否牢固、指示灯是否正常。故障排查应遵循“由外到内、由易到难”的原则：

• 先检查外部机械部件、传感器、执行器及其接线。
• 再检查PLC的输入输出状态是否与现场一致。
• 最后结合程序监控功能分析逻辑问题。常见的PLC本身故障多集中在电源模块、输入输出点烧毁等。

五、 PLC技术的进阶与融合趋势

在夯实基础原理之后，低压电工若想进一步提升，可以关注PLC技术的以下几个发展方向，这也是易搜职考网高阶课程所涵盖的内容：

1.通信网络技术：现代PLC已不再是信息孤岛。通过PROFIBUS、PROFINET、Modbus、以太网等工业网络，PLC可以与上位机（HMI人机界面、SCADA监控系统）、其他PLC、变频器、远程I/O站进行数据交换。了解基本的总线接线和网络概念，对于维护自动化生产线至关重要。

2.模拟量处理：除了开关量控制，PLC还能通过特殊的模拟量输入/输出模块处理连续变化的信号（如温度、压力、流量）。需要理解模拟量信号的类型（如4-20mA，0-10V）、量程转换的概念。

3.安全PLC与故障安全技术：在涉及人身和设备安全的场合，安全PLC应运而生。它采用冗余、差异化的硬件和软件设计，确保在自身发生故障时也能导向安全状态。了解其基本理念有助于参与安全相关系统的维护。

总来说呢之，对于当代低压电工，PLC原理与技术已如同万用表、螺丝刀一样，是工具箱中不可或缺的一部分。它不仅是将电工从繁重的硬接线工作中解放出来的工具，更是打开智能化控制大门的一把钥匙。通过系统地学习，从认识硬件、理解扫描工作方式、掌握梯形图编程，到参与安装调试与维护，电工可以逐步将这门技术内化为自身的核心技能。易搜职考网十余年的经验表明，这条学习路径是清晰且可行的。持续的学习与实践，将使电工在自动化浪潮中保持竞争力，从容应对日益复杂的电气控制系统挑战，实现个人职业价值的持续攀升。技术的进步永无止境，而扎实的原理是应对一切变化的基石。