PLC 学习路线规划 — 从零基础到独立编程

什么是 PLC#

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是工业自动化的核心设备。简单来说，它就是一个专门为工厂设计的专用电脑。

输入端接收传感器信号（按钮、温度、压力）
程序处理逻辑判断
输出端控制执行器（电机、阀门、指示灯）

PLC 的特点：稳定、抗干扰、24/7 运行、编程相对简单

学习路线总览#

第一阶段：电气基础（2-4 周）
    ↓
第二阶段：PLC 基础编程（4-6 周）
    ↓
第三阶段：进阶功能（4-6 周）
    ↓
第四阶段：通信与 HMI（4 周）
    ↓
第五阶段：项目实战（4-8 周）

第一阶段：电气基础（2-4 周）#

在碰 PLC 之前，你需要先懂基本电气知识：

必学内容#

电路基础：电压、电流、电阻、欧姆定律
直流/交流电：DC 24V（PLC 常用）vs AC 220V（动力电）
继电器原理：线圈通电 → 触点闭合 → 控制回路
传感器类型：
- 开关量：按钮、限位开关、光电开关
- 模拟量：温度传感器、压力变送器（4-20mA / 0-10V）
电气图纸阅读：能看懂原理图和接线图

第二阶段：PLC 基础编程（4-6 周）#

选择一个品牌入门#

| 品牌 | 市场份额 | 软件 | 推荐度 | |------|----------|------|--------| | 西门子 | 欧洲/中国主流 | TIA Portal | ★★★ 最推荐 | | 三菱 | 日系主流 | GX Works | ★★ | | 欧姆龙 | 日系 | CX-Programmer | ★★ | | AB (罗克韦尔) | 美系主流 | Studio 5000 | ★ |

建议从西门子 S7-1200 开始：国内用得最多，资料最全，TIA Portal 功能强大

必学编程语言#

1. 梯形图（LAD）— 最重要

梯形图是 PLC 最常用的编程语言，长得像电路图：

|--[ ]--[/]--( )--|
  I0.0  I0.1   Q0.0

含义：当 I0.0 接通 且 I0.1 未接通时，Q0.0 输出

基本元素：

常开触点 [ ]：对应输入信号
常闭触点 [/ ]：对应输入信号取反
线圈 ( )：对应输出
定时器 TON：延时接通
计数器 CTU：计数

2. 功能块图（FBD）— 推荐学

用逻辑框图表示，适合复杂逻辑：

AND 门：两个输入都为 1 时输出 1
OR 门：任一输入为 1 时输出 1
NOT 门：输入取反

第三阶段：进阶功能（4-6 周）#

定时器和计数器#

TON（接通延时）：信号接通后等 N 秒再动作
TOF（断开延时）：信号断开后等 N 秒再复位
CTU（加计数）：计到设定值触发
CTD（减计数）：从设定值往下减

数据处理#

数据类型：BOOL、INT、DINT、REAL
比较指令：大于、小于、等于
数学运算：加减乘除、移位
数据转换：INT ↔ REAL、BCD ↔ INT

模拟量处理#

输入：4-20mA 信号 → PLC 内部数值（0-27648）
标定：把原始数值转换为实际物理量（如 0-100°C）
PID 控制：温度、压力、流量的闭环控制

PID 是工业控制最重要的算法，一定要学

结构化编程#

FC（功能）：无状态的子程序
FB（功能块）：有状态的子程序（带背景数据块）
DB（数据块）：存储全局变量

第四阶段：通信与 HMI（4 周）#

通信协议#

| 协议 | 用途 | 特点 | |------|------|------| | Modbus RTU | PLC ↔ 变频器/仪表 | 串口，最常用 | | Profinet | 西门子 PLC ↔ PLC | 以太网，高速 | | OPC UA | PLC ↔ 上位机/SCADA | 标准化，跨平台 | | MQTT | PLC ↔ 云平台 | IoT 场景 |

先学 Modbus RTU，这是工业现场最常用的协议

HMI（触摸屏）#

西门子 KTP 系列：配合 TIA Portal 组态
威纶通：性价比高，国内用得多
学会设计：主画面、参数设置、报警显示、趋势曲线

第五阶段：项目实战（6 个完整例题）#

以下每个项目都包含 I/O 分配表、梯形图逻辑和调试要点，可以直接在 S7-PLCSIM 仿真或真实硬件上实现。

项目一：启保停电路（入门级）#

这是 PLC 最基础的程序，所有后续项目都建立在这个基础上。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 说明 | |------|------|------| | I0.0 | SB1 | 启动按钮（常开） | | I0.1 | SB2 | 停止按钮（常闭） | | Q0.0 | KM1 | 电机接触器 |

梯形图逻辑#

Network 1：启保停电路
|--[ ]----+--[/]----( )--|
  I0.0    |  I0.1   Q0.0
  (启动)  |  (停止)  (电机)
          |
|--[ ]----+
  Q0.0
  (自锁)

工作原理#

按下启动按钮 I0.0 → Q0.0 得电 → 电机运转
Q0.0 的常开触点闭合 → 形成自锁 → 松开按钮后电机继续转
按下停止按钮 I0.1 → 回路断开 → Q0.0 失电 → 电机停转

调试要点#

停止按钮在外部接线时接常闭（NC），这样断线时自动停机（安全）
程序里用常闭触点 [/ ] 是因为外部已经取反了
先在仿真里跑通，再接真实硬件

项目二：星三角启动（工业经典）#

大功率电机（>3kW）不能直接启动，需要星三角降压启动。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 说明 | |------|------|------| | I0.0 | SB1 | 启动按钮 | | I0.1 | SB2 | 停止按钮 | | Q0.0 | KM1 | 主接触器 | | Q0.1 | KM2 | 星形接触器 | | Q0.2 | KM3 | 三角形接触器 |

时序要求#

启动：
  按下启动 → KM1+KM2 吸合（星形运行）
  → 延时 6 秒 → KM2 断开、KM3 吸合（切换到三角形）
  → 正常运行

停止：
  按下停止 → 全部断开

梯形图逻辑#

Network 1：主接触器（启保停）
|--[ ]----+--[/]----( )--|
  I0.0    |  I0.1   Q0.0
          |
|--[ ]----+
  Q0.0

Network 2：星形接触器（启动后立即吸合，延时后断开）
|--[ ]--[/]----------( )--|
  Q0.0  T1.Q         Q0.1
 (主接触器) (定时器到) (星形)

Network 3：三角形接触器（延时后吸合）
|--[ ]--[ ]----------( )--|
  Q0.0  T1.Q         Q0.2
 (主接触器)(定时器到)(三角形)

Network 4：启动定时器
|--[ ]--------------(TON)--
  Q0.0               T1
 (主接触器)       PT:=6s

调试要点#

KM2（星形）和 KM3（三角形）绝对不能同时吸合，会短路！
程序里做了互锁：Q0.1 和 Q0.2 互相用对方的常闭触点串联
延时时间根据电机功率调整，一般 5-10 秒

项目三：交通灯控制（顺序控制入门）#

经典的顺序控制项目，练习定时器串联和状态切换。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 说明 | |------|------|------| | I0.0 | SW1 | 启动开关 | | Q0.0 | HL1 | 南北红灯 | | Q0.1 | HL2 | 南北绿灯 | | Q0.2 | HL3 | 南北黄灯 | | Q0.3 | HL4 | 东西红灯 | | Q0.4 | HL5 | 东西绿灯 | | Q0.5 | HL6 | 东西黄灯 |

时序设计#

状态 1（25s）：南北绿灯亮，东西红灯亮
状态 2（3s） ：南北黄灯亮，东西红灯亮
状态 3（25s）：东西绿灯亮，南北红灯亮
状态 4（3s） ：东西黄灯亮，南北红灯亮
→ 循环回到状态 1

梯形图逻辑（简化版）#

Network 1：状态计数器（每完成一个状态，计数+1）
|--[ ]--[CTU]--
  I0.0   C1
         PV:=4

Network 2：状态 1 — 南北绿 + 东西红（C1=1）
|--[ ]--[ ]----( )--|    |--[ ]--[ ]----( )--|
  I0.0  C1=1   Q0.1|    |  I0.0  C1=1   Q0.3|
  (开关)(状态1)(绿灯)|    |  (开关)(状态1)(红灯)|

Network 3：状态 2 — 南北黄 + 东西红（C1=2）
|--[ ]--[ ]----( )--|    |--[ ]--[ ]----( )--|
  I0.0  C1=2   Q0.2|    |  I0.0  C1=2   Q0.3|

Network 4：状态 3 — 东西绿 + 南北红（C1=3）
|--[ ]--[ ]----( )--|    |--[ ]--[ ]----( )--|
  I0.0  C1=3   Q0.4|    |  I0.0  C1=3   Q0.0|

Network 5：状态 4 — 东西黄 + 南北红（C1=4）
|--[ ]--[ ]----( )--|    |--[ ]--[ ]----( )--|
  I0.0  C1=4   Q0.5|    |  I0.0  C1=4   Q0.0|

Network 6：定时器（每个状态持续指定时间后切换）
|--[TON]--
  T1
  PT:=25s (状态1和3)
  / PT:=3s (状态2和4)

调试要点#

用**步进顺序控制（SFC）**思路：每个状态是一个"步"
实际工程中会用状态字（MW）来管理当前步骤
黄灯闪烁可以用 1Hz 的时钟脉冲实现

项目四：自动送料传送带（传感器应用）#

模拟工厂产线上的自动送料系统，练习传感器和顺序控制。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 说明 | |------|------|------| | I0.0 | SB1 | 启动按钮 | | I0.1 | SB2 | 停止按钮 | | I0.2 | SQ1 | 入料口光电传感器 | | I0.3 | SQ2 | 出料口光电传感器 | | I0.4 | FR | 电机热继电器（常闭） | | Q0.0 | M1 | 传送带电机 | | Q0.1 | YV1 | 入料气缸电磁阀 | | Q0.2 | HL1 | 运行指示灯 | | Q0.3 | HL2 | 故障报警灯 |

工作流程#

启动 → 传送带运转 → 入料口检测到物料 → 气缸推出推料
→ 物料到达出料口 → 传送带暂停 2 秒（等待取料）
→ 继续运转 → 循环

异常：
- 热继电器动作 → 停机 + 报警灯
- 物料在传送带超过 30 秒未到达 → 报警

梯形图逻辑#

Network 1：传送带启保停（带热继电器保护）
|--[ ]----+--[/]--[/]----( )--|
  I0.0    |  I0.1  I0.4   Q0.0
  (启动)  |  (停止)(热保)  (电机)
          |
|--[ ]----+
  Q0.0
  (自锁)

Network 2：入料气缸（入料口检测到物料后推出，2秒后缩回）
|--[ ]--[TON]---------( )--|
  I0.2   T1            Q0.1
 (传感器) PT:=2s       (气缸)

Network 3：出料口暂停（检测到物料后暂停 2 秒）
|--[ ]--[ ]--[/]-------(R)--
  Q0.0  I0.3 T2         Q0.0
 (运行)(出料)(定时器)   (复位电机)

|--[ ]----------------[TON]--
  I0.3                 T2
 (出料传感器)          PT:=2s

Network 4：运行指示灯
|--[ ]----------------( )--
  Q0.0                 Q0.2
 (电机运行)           (运行灯)

Network 5：故障报警（热继电器动作时报警）
|--[/]----------------( )--
  I0.4                 Q0.3
 (热继电器)           (报警灯)

调试要点#

热继电器（I0.4）外部接常闭，所以程序里用常闭触点——正常时为 1，过载时为 0
气缸电磁阀一般需要加节流阀调节速度
出料口暂停可以用定时器或直接用传感器信号控制

项目五：恒压供水系统（PID 控制）#

工业中最常见的 PID 应用场景，练习模拟量和闭环控制。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 类型 | 说明 | |------|------|------|------| | I0.0 | SB1 | 开关量 | 启动按钮 | | I0.1 | SB2 | 开关量 | 停止按钮 | | IW64 | PT1 | 模拟量 | 压力传感器（4-20mA） | | Q0.0 | KM1 | 开关量 | 变频器运行信号 | | QW80 | AO1 | 模拟量 | 变频器频率给定（4-20mA） |

控制原理#

设定压力（如 0.4MPa）
    ↓
PID 控制器 ← 实际压力（压力传感器反馈）
    ↓
输出频率 → 变频器 → 水泵电机
    ↓
管网压力变化 → 压力传感器 → 反馈回 PID

模拟量标定#

压力传感器量程：0-1.0 MPa
输出信号：4-20mA
PLC 内部值：0-27648

标定公式：
实际压力 = (PLC原始值 - 0) × 1.0 / 27648

变频器频率给定：
PLC输出值 = 目标频率 × 27648 / 50Hz

梯形图逻辑（SCL 语言更适合 PID）#

// 模拟量标定
#Pressure_RAW := IW64;  // 读取原始值
#Pressure_REAL := INT_TO_REAL(#Pressure_RAW) / 27648.0 * 1.0;
// 结果：0.0 ~ 1.0 MPa

// PID 控制器（使用 TIA Portal 内置 PID_Compact）
"PID_Compact_1"(
    Setpoint := 0.4,           // 设定压力 0.4MPa
    Input := #Pressure_REAL,   // 实际压力
    Output => #Output_REAL     // 输出 0.0 ~ 1.0
);

// 输出标定 → 变频器
#Freq_output := REAL_TO_INT(#Output_REAL * 27648.0);
QW80 := #Freq_output;

PID 调参口诀#

先比例（P）：从小到大，直到系统有响应但不振荡
再积分（I）：消除稳态误差，从小到大
后微分（D）：减少超调，一般设为积分时间的 1/4

经验值（供水系统）：
P = 2.0 ~ 5.0
I = 5s ~ 15s
D = 1s ~ 3s

调试要点#

先用手动模式验证模拟量读取是否正确
PID 参数需要现场整定，不同管道系统参数不同
加上下限幅：输出不能超过变频器最大频率

项目六：多工位旋转钻床（综合项目）#

综合项目：顺序控制 + 定时器 + 计数器 + 传感器 + 报警。

I/O 分配#

| 地址 | 信号 | 说明 | |------|------|------| | I0.0 | SB1 | 启动按钮 | | I0.1 | SB2 | 停止按钮 | | I0.2 | SQ1 | 工位 1 到位传感器 | | I0.3 | SQ2 | 工位 2 到位传感器 | | I0.4 | SQ3 | 工位 3 到位传感器 | | I0.5 | SQ4 | 钻头下限位 | | I0.6 | SQ5 | 钻头上限位 | | I0.7 | FR | 热继电器 | | Q0.0 | M1 | 转盘电机 | | Q0.1 | YV1 | 钻头下降电磁阀 | | Q0.2 | YV2 | 钻头上升电磁阀 | | Q0.3 | M2 | 钻头旋转电机 | | Q0.4 | HL1 | 运行灯 | | Q0.5 | HL2 | 故障灯 | | Q0.6 | HL3 | 计数完成灯 |

工作流程#

启动 → 转盘旋转 → 工位 1 到位 → 停止旋转
→ 钻头下降 + 旋转 → 到达下限位 → 钻头上升 → 到达上限位
→ 转盘继续旋转 → 工位 2 到位 → 重复钻孔
→ 工位 3 到位 → 重复钻孔
→ 计数 +1 → 判断是否完成指定数量
→ 完成 → 停机 + 完成灯亮
→ 未完成 → 继续循环

梯形图逻辑（核心部分）#

Network 1：系统启保停
|--[ ]----+--[/]--[/]----( )--|
  I0.0    |  I0.1  I0.7   M0.0
  (启动)  |  (停止)(热保)  (系统运行)
          |
|--[ ]----+
  M0.0

Network 2：转盘旋转（系统运行 + 钻头在上限位 + 未到位时旋转）
|--[ ]--[/]--[ ]----( )--|
  M0.0 I0.2  I0.6   Q0.0
 (运行)(未到位)(上限位)(转盘)

Network 3：工位到位 → 停止转盘，启动钻孔
|--[ ]--[ ]--[/]----(S)--
  M0.0 I0.2  I0.5    M0.1
 (运行)(到位)(下限位)(钻孔中)

Network 4：钻孔中 → 钻头下降 + 旋转
|--[ ]----------------( )--|
  M0.1                  Q0.1
 (钻孔中)              (下降阀)

|--[ ]----------------( )--|
  M0.1                  Q0.3
 (钻孔中)              (钻头电机)

Network 5：到达下限位 → 钻头上升
|--[ ]--[ ]----(R)----(S)--
  M0.1 I0.5    M0.1    M0.2
 (钻孔)(下限位)(停止钻孔)(上升中)

Network 6：上升中 → 上升阀
|--[ ]----------------( )--|
  M0.2                  Q0.2
 (上升中)              (上升阀)

Network 7：到达上限位 → 完成一次钻孔，计数
|--[ ]--[ ]----(R)----(CU)--
  M0.2 I0.6    M0.2    C1
 (上升)(上限位)(停止上升)(计数)
                      PV:=100

Network 8：完成计数 → 停机 + 完成灯
|--[ ]----------------( )--|
  C1.Q                  Q0.6
 (计数到)              (完成灯)

Network 9：运行指示灯
|--[ ]--[ ]--[/]-------( )--|
  M0.0  Q0.0 C1.Q      Q0.4
 (系统)(转盘)(未完成)  (运行灯)

Network 10：故障报警
|--[/]-----------------( )--|
  I0.7                   Q0.5
 (热继电器)             (故障灯)

调试要点#

先分步调试：单独测试转盘旋转、单独测试钻孔动作
安全互锁：钻头下降时转盘不能旋转，转盘旋转时钻头不能下降
到位传感器：使用接近开关或光电开关，安装位置要精确
计数器复位：完成后需要手动或自动复位计数器才能重新开始

学以致用#

仿真练习#

S7-PLCSIM：西门子官方仿真，不用买硬件就能跑程序
S7-PLCSIM Advanced：支持更多高级功能

真实硬件#

淘宝买 S7-1200 CPU 1214C + 电源 + 导轨，几百块就能搭实验台
配合按钮盒、指示灯、小型电机，可以跑通大部分项目

进阶方向#

接私活：猪八戒、一品威客，接小项目练手
考证书：电工证、西门子认证工程师
学 SCADA：WinCC、组态王，做上位机监控系统

学习资源推荐#

视频#

B 站：技成培训、工控帮、PLC 技术应用
YouTube：RealPars（英文，动画讲解很清晰）

书籍#

《西门子 S7-1200 PLC 编程及应用》
《PLC 控制程序精编 108 例》
《工业自动化通信技术》

社区#

工控网（gkong.com）
西门子技术论坛
知乎「PLC」话题

PLC 学习是一个「理论 + 实践」缺一不可的过程。光看书不动手永远学不会，建议尽早接触真实硬件或仿真软件。从最简单的启保停电路开始，一步步走向复杂的项目。工业自动化的需求一直在增长，掌握 PLC 技能是一条非常靠谱的职业路线。

什么是 PLC#

学习路线总览#

第一阶段：电气基础（2-4 周）#

必学内容#

推荐资源#

第二阶段：PLC 基础编程（4-6 周）#

选择一个品牌入门#

必学编程语言#

第三阶段：进阶功能（4-6 周）#

定时器和计数器#

数据处理#

模拟量处理#

结构化编程#

第四阶段：通信与 HMI（4 周）#

通信协议#

HMI（触摸屏）#

第五阶段：项目实战（6 个完整例题）#

项目一：启保停电路（入门级）#

I/O 分配#

梯形图逻辑#

工作原理#

调试要点#

项目二：星三角启动（工业经典）#

I/O 分配#

时序要求#

梯形图逻辑#

调试要点#

项目三：交通灯控制（顺序控制入门）#

I/O 分配#

时序设计#

梯形图逻辑（简化版）#

调试要点#

项目四：自动送料传送带（传感器应用）#

I/O 分配#

工作流程#

梯形图逻辑#

调试要点#

项目五：恒压供水系统（PID 控制）#

I/O 分配#

控制原理#

模拟量标定#

梯形图逻辑（SCL 语言更适合 PID）#

PID 调参口诀#

调试要点#

项目六：多工位旋转钻床（综合项目）#

I/O 分配#

工作流程#

梯形图逻辑（核心部分）#

调试要点#

学以致用#

仿真练习#

真实硬件#

进阶方向#

学习资源推荐#

视频#

书籍#

社区#

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