PLC现场工程师工作管理标准手册

PLC现场工程师工作管理标准手册

PLC现场工程师工作手册

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臣臣李臣咫臣一、出发前的准备

从事PLC的技术支持的人，假如是要到现场开始进行系统调试，不管是对OEM客户，

还是对一个过程操纵的系统集成，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，假如是过

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，也有很多的

东西是要准备的。

首先要安排自己的行程计划与衣食住行。假如是需要住宿的话，那么如何定机票、酒店

（旅馆、招待所），这里就不多说了。假如时间很长（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，尽管这些问题对你完成任务的影响力并不亚于你的专业水平。想象

一下，你到了现场，由于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，

就明白该准备那些东西了。通常，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，但是，作为工程师自己一定要进行确认，看看是否所有的情况都已经安排好了。

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。但是，一个螺丝刀、一台万用表，还是必备的。另外，假如要与现场的仪

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，是你编程与调试的必需的工

具。尽管这些工具你能够要求用户准备好，但是，作为一个职业的PLC工程师，假如连这

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，假如需要的话，你

能够向公司或者者客户提出来，让他们提早准备，比如，示波器、稳压电源等等。毕竟这些

不那么通用的仪器，通常是不可能随身携带或者备用的。

有一些常被忽视的小东西，你准备了之后一定有用的。如，电气胶带、热缩套管、打火

机（你吸烟的话自然会有，没有别人也会有），束线带、还有，假如现场接线已经完成了，

要准备好一些与信号线相同的电缆，与一些固定基座的螺丝。你可能怀疑要这些做什么用，

相信我，带上这些，尽管有些只值几分钱，但到了现场后，可能会节约你一天甚至几天的时

间，特别是你去的地方是在一个偏远的山区的时候。尽管在发货的时候厂家都有螺丝钉，但

是到了现场什么都有可能发生，假如螺丝钉不够（而这是每次都必定发生的），会引起许多

问题。

除了以上的东西，就是这次调试所要带的备品备件了。尽管现场的货物清单可能会已经

考虑了备品备件的问题，但为了应付万一的情况，有些备件你最好还是自己要随身携带。首

先是PLC的基板（有的成为机架）、电源、CPU模块，由于这些是一台PLC能够工作的

基础，假如现场只有一套系统，那么这些模块就只有一个，假如没有备分的话，一旦出现故

障，你的所有的工作都务必停下来。因此最好带上一套。

其它的I/O模块与通讯模块，假如现场只有一个的，你都要考虑在多带一个。关于那些

现场已经有两块以上的模块，你就不用考虑自己带了。

二、设计交底工作

假如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,

关于不清晰与不明白的地方，一定要弄清晰，确保自己清晰地懂得了要完成的工作目标，与

设计者的意图。不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。

但是，由于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的机架与CPU模块与I/O模块的搭配原则，可能有的时候候，设计师不

明白你所用的PLC的机架有4槽、6槽与8槽，甚至12槽的，因此，也许全部都选了8

槽的，而导致了几个槽的空缺，你能够建议它修改为4槽或者6槽的。

方案设计中，最容易出问题的地方是通讯，现场调试最烦恼的地方也是通讯，因此关于

通讯的部分，你务必清晰熟悉系统的框架结构，同时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、一些智能仪表与仪器，假如这些东西需要通讯的话,

你务必要确认它们相互之间是能够通讯的，假如你不确认的话，就要与厂家联络，并亲自再

试一次。假如PLC的节点数较多，要考虑距离与厂家CPU的限制。

假如系统较大，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

功能与技术上的限制，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。

关于电源模块的配置，一个资深的工程师应该能够做出比较合理的搭配。比如，电源模

块通常有5A与10A的分别，假如模块较少，能够选用功率小的电源模块，假如模块较多，

则应该选用大功率的电源模块。而通常，假如现场仪表需要PLC也供应24V直流电源而不

是使用外部电源供电（如RTU）的情景，通常CPU所在的机架上选用大功率的电源比较合

理。

此外，在I/O模块的安装时，根据不一致的系统，通常同型号的模块放置在一起。但是,

假如关于输出模块与输入模块形成回路的，则能够将一个回路的参量所涉及的模块放置在一

个机架上（或者一个CPU所操纵的机架上）比较合理。有的设计师在设计的时候不可能考

虑这一点，你能够调整过来。

在选型的时候，由于各类PLC都有大型、中型、小型的分别，这些分别要紧是由CPU

模块的性能不一致造成的。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，要紧是，假如操纵点数不多，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。由于，小型的CPU所涉及的资源少，而大型CP

U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

样不仅造成资源的浪费，可能在程序处理上不及小型CPU能够更单纯与稳固地工作。

在设计交底的过程中要指出的是，关于设计中的任何变更，你只能提建议，而不是擅自

做修改。由于，你的职责是按照设计施工，而不是设计，因此，关于任何你发现的不合理的

东西，你能够提出意见，但务必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。

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。但不管什么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。

假如务必要在上面的环境使用，则要为PLC制作合适的操纵箱，使用规范与必要的防

护措施。假如需要在野外极低温度下使用，能够使用有加热功能的操纵箱。如何做这些防护

箱或者操纵箱，各制造商与与资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应与设计。

在使用操纵箱时，在操纵箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：操纵箱内空气流

通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变压器、马达操纵器、变频器等是否与PLC保

持适当距离，动力线与信号操纵线是否分离配置，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，但可能由于不可能对人造成生命危

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。尽管你被静电打到的话，只只是是轻微的酥麻，但这对PLC与其它任

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：在进行维修或者更换组件时，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者是IC接脚；电子组件不使用时，请用有

隔离静电的包装物，将组件放置在里面。想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿，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，在决定操纵箱内各类操纵组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺

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，务必同时

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，很多经

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，

尽管你正常前进的时候，保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的时候，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：I/。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，其上下螺丝务必旋紧。由于

现场的变压器、电机等影响，多少会有振动，假如这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中

松开。

四、硬件模块的组态与确认

关于各类PLC的现场硬件组态与软件调试，通常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，通常应当采取如下的步骤：

(1)系统的规划

首先，务必深入熟悉系统所需求的功能，并调查可能的操纵方法，同时与用户或者设计

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)I/。模块选择与地址设定

当I/O模块选妥后，根据所规划之I/。点使用情形，由PLC的CPU系统自动设定I/O

地址，或者由使用者自定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，根据系统需求的功能，开始着手梯形图程序的编写。同

时，I/O之地址已设定妥当，故系统之配线亦可着手进行。

(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OpenPLC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，则务必进行除错，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，便可

使系统纳入实际运转，项目计划亦告完成。

(6)程序注释与归档

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，不管对今后自己

进行保护，或者者移交用户，这都会带来极大的便利，而且是你的职业水准的一个表达。

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。

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。事实上，现场调试大部分的问题与工

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。通常，假如现场接线是由

用户或者者其它的施工人员完成的，则通过看其接线图与接线的外观，就能够对接线的质量

有个大致的推断。然后要对所有的接线进行一次完整而认确实检查。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与责任，而且，能够省去你后面大量的时间。

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，可能不一致的CPU所接的I/O模块的参量有需要协同

处理的地方，或者者，即使不需要协同操纵，可能也要送到某一个中央操纵室进行集中显示

或者储存数据。即便只有一个CPU模块，假如有远程单元的话，就牵涉到本地CPU模块

与远程单元模块的通讯。止匕外，即使只有本地单元，CPU模块也需要通过通讯口与编程器

进行通讯。因此，PLC的通讯是十分重要的。而且，由于涉及到不一致厂家的产品，通讯

往往是令人头痛的问题。

PLC的通讯有RS232、RS485、以太网等几种方式。通讯协议有MODBUS、PROFIB

US、LONWORKS,DEVICENET等等，通常以MODBUS协议使用得最为广泛，而其它

的协议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与编程器或者手提电脑的通讯大部分使用RS232协议的串口通讯。用户在进行程

序下载与诊断时都是这种方式，但是，这种通讯的方式绝不仅限于此。在大量的机械设备操

纵系统中，PLC都是使用这种方式与人机界面进行通讯的。人机界面通常也是使用串口，

协议则以MODBUS为主，或者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也有使用这种方式来进行通讯的，在PANELPC上运行一些组态

软件，通过串口来存取OpenPLC的数据，由于PANELPC的逐步轻型化与价格的下降，

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，假如PLC的数量不是很多（一五个节点以内）、

数据传输量不大的系统，常使用的方式是通过RS485所构成的一个简单串行通讯口连接的

通讯网络。由于这种通讯方式编程简单，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，都能够使用这种通讯方式能够稳固而可靠地运行。

假如对通讯速度要求较高的场合，能够使用点到点的以太网通讯方式。使用操纵器的点

到点通讯指令，通过标准的以太网口，用户能够在操纵器之间或者者扩展操纵器的存储器之

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RS485

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，与上位机能够直接通过以太网进行通讯，因此很受用户的欢迎。甚至,

在一些单台PLC与一台PANELPC构成的人机界面的系统中，由于PANELPC中通常有

内置的以太网口，也有用户使用这种通讯方式。目前，OpenPLC对一些SCADA系统与连

续流程行业的远程监控系统与操纵系统，基本上使用这样的方式。

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。通过使用人机界面(H

Ml)与DDE服务器均可获得对象操纵器的数据，同时能够通过Internet远程获得该操纵器

的数据。各个CPU独立运行，通过以太网结构使用C/S方式进行数据的存取。数据的采集

与操纵功能的实现都在OpenPLC的CPU模块中实现，而数据的储存则在上位机的服务器

中完成。数据的显示与打印等则通过HMI界面与组态软件来实现。

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与对硬件的组态。P

LC的启动设置、看门狗、中断设置、通讯设置、I/。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，常用的编程语言是梯形图语

言，也有ST、IL与其它的语言。如何使用编程语言进行编程，这里就不细述了。

但是，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表达。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。假如对一种PLC的指令十

分熟悉，就能够编出十分简洁、优美、流畅的程序。比如，关于同样的一款PLC的同样一

个程序的设计，假如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

不仅能够节约内存，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

进行修改与升级也容易很多。

因此，尽管说所有的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。但是，工程师在使用一个新的PLC的

时候，还是应该认真将新的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，要紧

是风格不一致。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S

TEP7比ROCKWELL的RSLOGIX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

是发现了原先编程时的错误，或者者是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

组态数据与偶然的事件如计数器的累计值会被储存。

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，能够设计应用默认途径来重新启动，或者者利用首次扫描位的功

能。

所有的智能I/O模块，包含模拟量I/。模块，在进入编程模式后或者者电源中断后，都

会丢失其组态数据，用户程序务必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经常被忽略的一个问题是，工程师不记得将PLC切换到编程模式，

尽管这个错误不难发现，但工程师在疏忽时，往往会误以为PLC