如何自学PLC？

自学PLC是完全可行的，但需要系统性的学习和大量的实践。以下是一个详细的自学路径和提议：

## 第一阶段：打牢基础

1. **必备基础知识：**

* **电工基础：** 理解电压、电流、电阻、欧姆定律、交流/直流电、继电器、接触器、开关、传感器（接近开关、光电开关等）、执行器（电磁阀、电机等）的工作原理。这是理解PLC输入/输出信号的基础。

* **基本逻辑概念：** 掌握与、或、非、置位、复位等基本逻辑关系。这是PLC编程的核心。

* **计算机基础：** 熟悉文件操作、软件安装、基本设置等。

2. **理解PLC是什么：**

* **定义：** 可编程逻辑控制器，一种专为工业环境设计的数字计算机，用于控制机械或过程。

* **核心功能：** 接收输入信号（传感器、按钮等），根据预设的程序（逻辑）进行运算处理，然后输出控制信号（驱动接触器、电磁阀、指示灯等）。

* **基本结构：** CPU（大脑，执行程序）、存储器（存储程序和数据）、输入/输出模块（连接现场设备）、电源模块、通信接口。

* **工作原理（扫描周期）：** 理解“输入采样 -> 程序执行 -> 输出刷新”的循环过程至关重大。

3. **选择主流品牌和软件：**

* **提议初学者选择：** **西门子 (Siemens)** 或 **罗克韦尔/AB (Rockwell Automation/Allen-Bradley)**。它们在工业界应用最广泛，学习资源最丰富。

* **西门子：** 软件是 **TIA Portal (博途)**，学习 **S7-1200** 或 **S7-1500** 系列PLC（虽然贵，但仿真强劲）。**S7-200 SMART** 在国内也很流行，软件是 **STEP 7-Micro/WIN SMART** (更简单)。

* **罗克韦尔/AB：** 软件是 **Studio 5000 Logix Designer**，学习 **CompactLogix** 或 **ControlLogix** 系列PLC。Micro800系列和配套软件 **Connected Components Workbench** 是免费的，适合入门基础概念。

* **其他选择：** 三菱 (Mitsubishi – GX Works)、欧姆龙 (Omron – Sysmac Studio)、施耐德 (Schneider – EcoStruxure Machine Expert) 等，根据你所在地区或目标行业选择。

* **关键：** **先精通一个品牌！** 理解了一个，再学其他会容易许多。提议从西门子或AB开始。

## 第二阶段：掌握核心编程

1. **学习标准编程语言：**

* **IEC 61131-3 标准：** PLC编程的国际标准，定义了5种语言：

* **梯形图 (Ladder Diagram – LD/LAD)：** **最常用、最直观、最适合初学者！** 基于继电器控制电路图演变而来，易于理解电气逻辑。优先重点学习。

* **功能块图 (Function Block Diagram – FBD)：** 用图形化的功能块（如定时器、计数器、数学运算、比较器等）连接来表明逻辑。也很常用。

* **结构化文本 (Structured Text – ST)：** 类似Pascal/C的高级文本语言，适合复杂运算、算法、数据处理。**超级重大，是进阶必备。**

* **指令表 (Instruction List – IL)：** 类似汇编语言的低级文本语言，目前较少用。

* **顺序功能图 (Sequential Function Chart – SFC)：** 用于描述顺序控制流程（步骤、转换、动作）。适合流程控制。

* **学习重点：** **从梯形图 (LAD) 开始，熟练掌握。** 然后学习功能块图 (FBD) 和 **核心的指令/功能块**（特别是定时器TON/TOF，计数器CTU/CTD，比较指令，数学指令，移动指令）。之后**必须学习结构化文本 (ST)**。

2. **深入理解核心指令和功能：**

* **位逻辑指令：** 常开/常闭触点、线圈、置位/复位、上升沿/下降沿。

* **定时器：** TON (接通延时), TOF (断开延时), TP (脉冲)。理解工作原理和参数。

* **计数器：** CTU (加计数), CTD (减计数), CTUD (加减计数)。理解工作原理和参数。

* **比较指令：** 等于、不等于、大于、小于等。

* **数学指令：** 加、减、乘、除、浮点数运算。

* **移动指令：** 传送数据。

* **数据存储区：** 理解输入(I)、输出(Q)、内部位/辅助继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)、数据块(DB) 等存储区的用途和寻址方式（绝对寻址、符号寻址/标签寻址 – **强烈推荐使用符号寻址！**）。

3. **实践、实践、再实践！**

* **仿真软件是你的好朋友：** 几乎所有主流PLC软件都自带强劲的仿真功能（如西门子的 PLCSIM， AB的 Logix Emulate）。**这是自学最经济有效的手段！** 即使没有硬件，也能编写、调试、测试大部分程序。

* **编写小程序：** 从最简单的开始：

* 点动控制电机

* 自锁/起保停电路

* 两地控制

* 电机正反转（注意互锁！）

* 星三角降压启动（用定时器控制）

* 传送带控制（启停、联锁）

* 简单的流水灯

* 使用计数器的包装计数

* **调试技巧：** 学会使用软件中的监控/在线功能，观察变量的状态变化，这是查找和解决问题的关键。

## 第三阶段：了解硬件与系统

1. **认识硬件模块：**

* 了解不同型号CPU的特点。

* 了解数字量输入(DI)模块（接收开关信号）、数字量输出(DO)模块（控制继电器、接触器、指示灯 – 注意继电器型、晶体管型区别）。

* 了解模拟量输入(AI)模块（接收温度、压力、流量等连续信号 – 4-20mA, 0-10V）、模拟量输出(AO)模块（控制变频器转速、阀门开度等）。

* 了解通信模块（以太网、串口等）。

2. **理解I/O接线：**

* 学习如何将传感器（如NPN/PNP型接近开关）、按钮、开关接入DI模块。

* 学习如何将继电器线圈、指示灯、电磁阀接入DO模块（注意公共端COM和负载类型）。

* **安全第一：** 学习基本的电气安全规范（断电操作、使用万用表测量、防止短路等）。如果条件允许，在确保安全的前提下，尝试用一个小型PLC和几个按钮、指示灯进行简单的实物接线和测试。**没有把握时，优先使用仿真！**

3. **通信基础：**

* 了解PLC之间、PLC与HMI/SCADA、PLC与变频器等设备通信的基本概念。

* 了解常见的工业通信协议：Modbus (RTU/TCP)、Profinet、EtherNet/IP、CANopen等。**先了解概念，具体协议可后来续深入学习。**

## 第四阶段：进阶与项目实战

1. **复杂程序结构与算法：**

* **子程序/函数(FC/FB)：** 学习如何将重复使用的代码块封装，提高程序复用性和可读性。**超级重大！**

* **结构化编程：** 学习使用结构化文本(ST)编写更高效、更复杂的算法（如PID控制、数据处理、配方管理）。

* **组织块(OB)、函数块(FB)、数据块(DB)：** 深入理解西门子TIA Portal中的块概念（对于AB，是程序、例程、标签、用户自定义数据类型UDT/AOI）。

* **中断处理：** 了解硬件中断、时间中断等概念和应用。

* **PID控制：** 理解原理，学习在PLC中实现基本的PID控制（许多PLC有现成的PID功能块）。

2. **HMI/SCADA基础：**

* 了解人机界面的基本功能。

* 学习使用PLC配套的HMI组态软件（如西门子的WinCC Basic/Professional within TIA Portal, AB的 FactoryTalk View Studio）进行简单画面组态（按钮、指示灯、数据显示、趋势图）。

* 学习如何在HMI和PLC之间建立通信和变量连接。

3. **寻找并完成实际项目：**

* **开源项目/案例：** 在网上（如GitHub、PLC论坛、厂商官网）寻找别人分享的项目案例，尝试理解、复现、修改、优化。

* **虚拟项目：** 给自己设定一些更复杂的虚拟任务，例如：

* 一个包含多台电机顺序启停、故障报警、运行时间统计的系统。

* 一个模拟量温度采集、显示、并带有简单报警和手动/自动控制输出的系统。

* 一个小型仓库的进出料控制（使用计数器、比较器）。

* 一个简单的交通灯控制（使用多个定时器或SFC）。

* **参与社区：** 在PLC相关的论坛、QQ群、微信群中提问、交流、看别人遇到的问题和解决方案。

* **思考低成本硬件：** 如果预算允许，购买一个二手的或入门级的PLC套件（如西门子S7-200 SMART， AB Micro800）和一些基本的输入输出器件（按钮、开关、指示灯、小型继电器），进行实物操作。**注意安全！**

## 学习资源推荐

1. **官方文档：** **最权威、最准确！** 务必学会查阅和利用PLC厂商提供的：

* 系统手册

* 编程手册/指令手册

* 硬件手册

* 软件协助文档 (F1键是你的好朋友！)

2. **在线课程平台：**

* **Udemy:** 大量付费但质量不错的PLC课程（搜索Siemens TIA Portal, Allen-Bradley Studio 5000）。

* **Coursera / edX:** 可能有一些大学或机构提供的相关课程。

* **YouTube:** 海量免费教程（搜索品牌+PLC+Tutorial）。注意甄别质量。

* **Bilibili / 网易云课堂 / 腾讯课堂：** 国内平台也有许多优质的PLC教学视频（特别是中文的）。

3. **书籍：**

* **廖常初系列：** 国内超级经典的PLC教材（针对西门子、三菱等）。

* **厂商推荐书籍：** 西门子、罗克韦尔等官方或合作机构出版的书籍。

* **《IEC 61131-3 编程语言及应用基础》** 等标准相关书籍。

4. **技术论坛与社区：**

* **PLCtalk (国际)**

* **MrPLC (国际)**

* **Reddit – r/PLC (国际)**

* **中华工控网**

* **西门子官方支持论坛**

* **罗克韦尔知识库 (Knowledgebase)**

* **相关QQ群、微信群：** 搜索“PLC学习”、“西门子PLC”、“AB PLC”等关键词加入。

5. **仿真软件：** 如前所述，西门子PLCSIM， AB Logix Emulate是核心实践工具。

## 学习计划提议

* **基础阶段 (1-2个月)：** 聚焦精力学习电工基础、PLC原理、掌握一种软件的基本操作（TIA Portal或Studio 5000/CCW），重点攻克梯形图编程和核心指令（位逻辑、定时器、计数器）。

* **核心编程阶段 (2-3个月)：** 大量编写和调试小程序（仿真），深入理解数据存储和寻址，开始学习功能块图(FBD)和结构化文本(ST)，学习子程序/函数的应用。

* **硬件与系统阶段 (1个月)：** 了解硬件模块、I/O接线（实物操作如果可能）、基础通信概念。

* **进阶与项目阶段 (持续)：** 学习HMI基础、复杂程序结构(PID可选)、寻找实际项目练习（仿真或实物）、深入学习通信协议、参与社区讨论。这个阶段是持续学习和积累经验的过程。

## 重大提示与避坑指南

1. **动手实践是关键！** 切勿只看书或视频。打开软件，写代码，下装到仿真器，在线监控，调试。没有实践，永远学不会。

2. **善用仿真器：** 它是自学成本最低、最有效的实践平台。务必熟练掌握其使用方法。

3. **官方文档是圣经：** 遇到问题，第一查官方手册和软件协助(F1)。许多疑惑都能在里面找到答案。

4. **理解原理，不死记硬背：** 理解扫描周期、理解指令的工作原理、理解数据流向，比记住某个具体指令的语法更重大。

5. **重点关注编程规范：** 从一开始就养成良好的习惯：使用有意义的符号名/标签名、写注释、合理划分程序结构（使用子程序/函数/功能块）、避免使用绝对地址（尽量用符号寻址）。这会让你的程序易读、易维护、易调试。

6. **安全第一！** 如果操作真实设备，务必遵守电气安全规程，断电操作，确认无误后再上电。不确定时，优先使用仿真。

7. **耐心和坚持：** PLC学习曲线前期可能较陡峭，遇到困难很正常。保持耐心，多查资料，多问（在社区），多尝试。

8. **选择一个方向深耕：** 精通一个主流品牌（西门子或AB）后再扩展学习其他的，会事半功倍。

9. **不要忽视HMI和SCADA：** 工业自动化是系统性的，PLC很少单独工作。了解HMI基础是必要的。

10. **加入社区：** 与其他学习者交流，向有经验的人请教，是快速成长的有效途径。

## 总结

自学PLC是一个需要**理论结合大量实践**的过程。遵循“基础 -> 核心编程 -> 硬件系统 -> 进阶项目”的路径，**充分利用仿真软件**进行实践，**勤查官方文档**，**动手编写和调试程序**，**积极参与社区交流**，并**保持耐心和热烈**，你必定能成功掌握PLC技术！祝你学习顺利！