PLC、HMI编程
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中铁科工集团电气所内部培训资料，切勿外传！
其它类型的诊断可以都可以参考以上两种检测方法，做故障诊断程序要注意一个 非常重要原则：跟司机操作工况不相干的报警不要显示出来，也就是说，如果司 机在做提升动作，小车走行的空开跳闸了，无需显示出来，这样可以缩小故障提 示范围，有利于维修电工以最快的速度解决问题。
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2.1 实时工况数据
这部分内容主要是给司机看的，司机可以根据实时数据直观了解机器的速度、重量、温 度等数据，司机可以根据相关数据作出相应对策，比如变频器温度高了就应该加强通风或停 机休息。
2.2 故障诊断
在以往的设计中，这一部分往往容易被忽略。原来我们认为只要控制程序正常、实 时数据显示正常，业主方就会通过验收，我们自己领导（机械方面）也会默认。这样做，如 果天气正常、元器件质量好，可能几个月都不会有多大问题，可是，半年之后呢？经常下雨 呢？不走运用到了几个质量不好的元件呢（施耐德的空开都有出问题的）?振动把电线振松 了呢？要知道任意一个节点出问题，整套系统都不能工作，工业产品不能工作，后果很严重。 出了问题关键是要快速的找到问题，而我们的 HMI 触摸屏的故障诊断功能是最直观的、最 容易反应出故障的原因及提出相关解决方案的办法。同时，系统出现故障的可能原因成千上 万，而且每个故障可能有几个解决方案，因此这个工作量是非常巨大的，我们可能 80%以上 写 HMI 程序的时间就会花在这方面。综上所述，大家觉得这个工作还能被忽略吗？下面阐 述怎么写故障诊断程序。
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PLC 及 HIM 编程要领
1 PLC 编程..............................................2
1.1 PLC 编程构思方法 ......................................................... 2 1.2 模拟量输出的编程方式................................................ 4 1.3 SET、RST 命令使用 ....................................................... 5 1.4 调用子程序要注意的地方............................................ 6 1.5 注释 ................................................................................ 7 1.6 故障诊断程序的编写方法............................................ 7
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1 PLC 编程
在 PLC 编程之前，必需了解 PLC 的输出方式跟 VB、VC 及单片机是不一样的，VB、VC 及单片机的输出方式是：只要有条件触发，VB、VC 及单片机的输出点（包括 DO，AO）就 会产生一次输出。而 PLC 的输出方式则为：在一个扫描周期内，对于同一个输出点，如果有 条件触发，就将输出结果暂放在该输出点对应的缓存区内，如果在一个扫描周期内两次或多 次对这个缓存区改写，在这个扫描周期完成后，这个输出点将输出最后一个被改写的缓存区 值，这也就是所谓的“双线圈”问题。了解了这个特性后，下面将按以下几个方面来阐述 PLC 编程要注意的要点。
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1.4 调用子程序要注意的地方
程序规模大了之后，有必要将各个功能分成一个一个的子程序，使程序简洁明了，分成 子程序后就存在调用的问题，我们习惯在主程序调用子程序时添加联锁条件，以为这样可以 防止产生不必要的输出，理想是丰满的、现实的骨感的，实际情况是：当子程序联锁条件不 满足时，PLC 将不再扫描子程序，也就是不管子程序内的输出条件是否满足，而保持子程序 最后被扫描时的输出，这将为我们的程序埋下巨大的隐患，出问题将成为必然。为了防止以 上情况的发生，我们在调用子程序时应该不添加任何联锁条件，无条件调用。以下实际案 例可供参考
2 HMI 触摸屏编程 ......................................9
2.1 实时工况数据 .............................................................. 10 2.2 故障诊断 ...................................................................... 10 2.3 PLC 的 I/O 变量显示.................................................... 18
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一个的对象，然后考虑每一个对象输出的所有联锁条件，所有对象都写好了，PLC 控制程序 也就写好了，而不是按运动过程运行到哪里就输出到哪里。
1.2 模拟量输出的编程方式
因为 PLC 不管是开关量还是模拟量总是输出它对应的缓存区内最后被刷新的数据， 同时，如果写在后面的输出行条件不成立，自然也就以写在前面的输出行为输出了。利用这 个特性，对于同一个模拟量在不同条件下输出不同值的情况，我们可以将简单的输出条件写 在前面，而将复杂的条件写在后面，这样，如果复杂的条件满足后就会输出复杂条件下的输 出值，否则就输出简单条件下的值，而不会出由于互锁关系没考虑好而导致的误输出。以下 是个真实案例：电铲变频器的正常频率给定是跟随操作手柄动作幅度的，手柄推的幅度越大， 变频器输出频率越高，反之越低，但在机械抱闸打开之前，在正常给定条件全部满足后必需 给定变频器一个固定的低频以建立力矩，这个频率不能给太高，因为如果太高，就会导致变 频器猛烈加速而报“力矩故障”的错误代码，以下为这个工况的实际代码：
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身，PLC 不懂、变频器不甚谈了，但无论什么水平的电工，拧螺丝换元件的活还是都会的， 我们的软件就是要告诉他，哪个元件损坏了，他根据触摸屏提示，更换元件就可以了。下面 我们将阐述 PLC 软件怎么找到哪个元件出问题了。
1、空开跳闸，如果我们在每个空开上添加一个辅助触点，这个辅助触点接入 PLC 的输 入点，当系统要输出这个空开保护的对象时，如果这个空开跳闸了，对应的 PLC 输入映像就 会产生变化，我们将这个输出对象的操作条件来判断该空开是否跳闸。下图为参考方法
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第十四步：连接 PLC 变量
运行效果：
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2.3 PLC 的 I/O 变量显示
在 HMI 上显示 PLC 的 I/O 变量至少有以下几个方面的好处：1、由于故障诊断考虑不 周，操作指令发出后没有实际动作但 HMI 没有显示具体故障时，可以通过 IO 变量的状态分 析问题；2、当调试第二台以上的成熟机型时，安装负责人可以按照 HMI 上的 IO 变量显示 现场调试，而不需要程序设计者背个电脑在几十米的机械上来回奔波。此处说的 I/O 变量不 仅包括开关量输入、输出、还包括模拟量的输入、输出。以下为示例：
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1.5 注释
首先注释后的程序，很容易被其它同事看懂，有利于协调工作，其次，对于编程 者而言不会出现由于年代久远自己都不知道当年是怎么想的情况。注释主要分变量注释、程 序行注释，子程序注释。以下分别对这几种注释提出不同的要求。
1、所有变量必需注释，变量注释还有一个重要的作用是：可以使编程者清楚的了解已 用元件，否则，一不小心可能会对同一个变量多次输出而造成“双线圈”的问题。
2、比较难懂的程序行有必要注释，这是相对一些看着注释变量一眼就可以看明白的程 序行而言的。
3、有很难理解的算法的子程序有必要注释。
1.6 故障诊断程序的编写方法
由于我们单位不像三一、中联这类单位在全国各个省会城市都有 24 小时售后服务站， 而且又不能像小家电一样可返厂维修，出了售后问题，要么客户通过电话联系我们自行解决、 要么我们自己派人去现场解决，如果我们的软件做的跟手机一样，出了问题没有任何提示， 也不知道上万个电子元件哪里出了问题，我们只能选择后者，如果我们每做一台设备都要靠 我们自己的人去现场维修，那么我们只能搞搞航天飞机这类不计成本的东西了。因此，我们 别无选择，我们只能选择前者，选择前者我们将面对的问题是：现场维修电工往往是技校出
第三步：新建“组对象”
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第四步：添加“组对象成员”
第五步：添加字符型变量
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第八步：插入“报警浏览”
第九步：设置“报警浏览”基本属性，注意选择“新报警在下”
第九步：设置“报警浏览”显示格式。
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2、PLC 输出后接触器没有反应：接触器一般都自带一常开/一常闭辅助触点，将常开辅 助触点接入 PLC 的输入点，当 PLC 对应的输出点有输出后，理论上该接触器会瞬间吸合，还 有一种常见的情况就是，用变频器的制动控制点控制制动接触器，这时接触器应该在 PLC 正反转运行命令发出后 2 秒内吸合，如果在以上两种情况下没有检测到该接触器辅助触点的 反馈信号，最可能的情况就是：一、控制接触器线圈的控制线路有问题，二、接触器损坏; 我们将这两种情况的解决方案写在触摸屏上，普通的维修电工都可以解决问题的。以下是示 例：
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请注意以上程序的排列顺序，如果颠倒，效果完全是不一样的。
1.3 SET、RST 命令使用
在一般情况下，不要考虑使用 SET（置位）、RST（复位）命令，如果一定要用，就要搞 清楚这两个命令的特点，这个两个命令一般都是成对使用的，而且 SET 命令要放在前面、RST 要放在后面，这对指令一个重要特点是：当输入条件已经不满足的情况下，如果不调用相反 的命令，将保持原有状态（这个对工况行业来说，有时很危险）。以下是一个实际使用案例。 供参考：
由于前面章节提到的 PLC 已经把故障节点找出来了，在 HMI 上要做的工作就是把每一 个故障节点一一解释成维修电工能听懂的语言，并提出解决方案。下面以我们最常用的 MCGS 为例说明这一过程： 第一步：新建“数据对象”
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第二步：进入“报警属性”菜单，如下设置，子显示内容就填可能原因及解决方案
. . . 其它卷扬下降相关的程序
. . . 其它整机走行相关的程序
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. . . 其它小车走行相关的程序 出现的后果就是：只有小车走行（M3）运行时闪烁报警灯才会亮，其它工况运行时都没有 反应。而正确的写法应该是：
通过以上的例子，总结得出 PLC 编程的方法应该是，把整个 PLC 程序按输出点划分为一个
第十步：设置“报警浏览”字体颜色，注意“报警变量名输出”设置
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第十步：插入显示标签（一个常量，一个变量） 第十一步：设置变量标签“基本属性”
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第十二步：设置变量标签“扩展属性”
第十三步：设置变量标签“显示输出”
1.1 PLC 编程构思方法
举一个简单的例子：架桥机上有一个闪烁报警灯，这个报警灯工作的条件是：卷扬上升 它必需响，卷扬停止它必需停；卷扬下降它必需响，卷扬停止它必需停;整机走行它必需响， 整机停止它必需停；小车走行它必需响，小车停止它必需停；如果我们按照以上的描述如下 编程：
. . . 其它卷扬上升相关的程序
2 HMI 触摸屏编程
HMI 全称“人与机器交互”，司机、维修电工包括我们自己的工程师都可以通过它了解 机器及控制系统的实际情况，如果把有故障的机器比喻成一个病人，那么 HMI 就是一台多 功能的“CT”机,试想在现在这个年代，一个外科医生如果没有“CT”之类的检测仪器是一 件多么悲哀的事情。要想把市面上买的 HMI 做成一台能诊断机器故障的智能检测系统，就 需要像对待写控制程序一样一丝不苟的编程。HMI 编程主要包含以下三方面的内容：
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其它类型的诊断可以都可以参考以上两种检测方法，做故障诊断程序要注意一个 非常重要原则：跟司机操作工况不相干的报警不要显示出来，也就是说，如果司 机在做提升动作，小车走行的空开跳闸了，无需显示出来，这样可以缩小故障提 示范围，有利于维修电工以最快的速度解决问题。
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2.1 实时工况数据
这部分内容主要是给司机看的，司机可以根据实时数据直观了解机器的速度、重量、温 度等数据，司机可以根据相关数据作出相应对策，比如变频器温度高了就应该加强通风或停 机休息。
2.2 故障诊断
在以往的设计中，这一部分往往容易被忽略。原来我们认为只要控制程序正常、实 时数据显示正常，业主方就会通过验收，我们自己领导（机械方面）也会默认。这样做，如 果天气正常、元器件质量好，可能几个月都不会有多大问题，可是，半年之后呢？经常下雨 呢？不走运用到了几个质量不好的元件呢（施耐德的空开都有出问题的）?振动把电线振松 了呢？要知道任意一个节点出问题，整套系统都不能工作，工业产品不能工作，后果很严重。 出了问题关键是要快速的找到问题，而我们的 HMI 触摸屏的故障诊断功能是最直观的、最 容易反应出故障的原因及提出相关解决方案的办法。同时，系统出现故障的可能原因成千上 万，而且每个故障可能有几个解决方案，因此这个工作量是非常巨大的，我们可能 80%以上 写 HMI 程序的时间就会花在这方面。综上所述，大家觉得这个工作还能被忽略吗？下面阐 述怎么写故障诊断程序。
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PLC 及 HIM 编程要领
1 PLC 编程..............................................2
1.1 PLC 编程构思方法 ......................................................... 2 1.2 模拟量输出的编程方式................................................ 4 1.3 SET、RST 命令使用 ....................................................... 5 1.4 调用子程序要注意的地方............................................ 6 1.5 注释 ................................................................................ 7 1.6 故障诊断程序的编写方法............................................ 7
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1 PLC 编程
在 PLC 编程之前，必需了解 PLC 的输出方式跟 VB、VC 及单片机是不一样的，VB、VC 及单片机的输出方式是：只要有条件触发，VB、VC 及单片机的输出点（包括 DO，AO）就 会产生一次输出。而 PLC 的输出方式则为：在一个扫描周期内，对于同一个输出点，如果有 条件触发，就将输出结果暂放在该输出点对应的缓存区内，如果在一个扫描周期内两次或多 次对这个缓存区改写，在这个扫描周期完成后，这个输出点将输出最后一个被改写的缓存区 值，这也就是所谓的“双线圈”问题。了解了这个特性后，下面将按以下几个方面来阐述 PLC 编程要注意的要点。
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1.4 调用子程序要注意的地方
程序规模大了之后，有必要将各个功能分成一个一个的子程序，使程序简洁明了，分成 子程序后就存在调用的问题，我们习惯在主程序调用子程序时添加联锁条件，以为这样可以 防止产生不必要的输出，理想是丰满的、现实的骨感的，实际情况是：当子程序联锁条件不 满足时，PLC 将不再扫描子程序，也就是不管子程序内的输出条件是否满足，而保持子程序 最后被扫描时的输出，这将为我们的程序埋下巨大的隐患，出问题将成为必然。为了防止以 上情况的发生，我们在调用子程序时应该不添加任何联锁条件，无条件调用。以下实际案 例可供参考
2 HMI 触摸屏编程 ......................................9
2.1 实时工况数据 .............................................................. 10 2.2 故障诊断 ...................................................................... 10 2.3 PLC 的 I/O 变量显示.................................................... 18
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一个的对象，然后考虑每一个对象输出的所有联锁条件，所有对象都写好了，PLC 控制程序 也就写好了，而不是按运动过程运行到哪里就输出到哪里。
1.2 模拟量输出的编程方式
因为 PLC 不管是开关量还是模拟量总是输出它对应的缓存区内最后被刷新的数据， 同时，如果写在后面的输出行条件不成立，自然也就以写在前面的输出行为输出了。利用这 个特性，对于同一个模拟量在不同条件下输出不同值的情况，我们可以将简单的输出条件写 在前面，而将复杂的条件写在后面，这样，如果复杂的条件满足后就会输出复杂条件下的输 出值，否则就输出简单条件下的值，而不会出由于互锁关系没考虑好而导致的误输出。以下 是个真实案例：电铲变频器的正常频率给定是跟随操作手柄动作幅度的，手柄推的幅度越大， 变频器输出频率越高，反之越低，但在机械抱闸打开之前，在正常给定条件全部满足后必需 给定变频器一个固定的低频以建立力矩，这个频率不能给太高，因为如果太高，就会导致变 频器猛烈加速而报“力矩故障”的错误代码，以下为这个工况的实际代码：
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身，PLC 不懂、变频器不甚谈了，但无论什么水平的电工，拧螺丝换元件的活还是都会的， 我们的软件就是要告诉他，哪个元件损坏了，他根据触摸屏提示，更换元件就可以了。下面 我们将阐述 PLC 软件怎么找到哪个元件出问题了。
1、空开跳闸，如果我们在每个空开上添加一个辅助触点，这个辅助触点接入 PLC 的输 入点，当系统要输出这个空开保护的对象时，如果这个空开跳闸了，对应的 PLC 输入映像就 会产生变化，我们将这个输出对象的操作条件来判断该空开是否跳闸。下图为参考方法
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第十四步：连接 PLC 变量
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2.3 PLC 的 I/O 变量显示
在 HMI 上显示 PLC 的 I/O 变量至少有以下几个方面的好处：1、由于故障诊断考虑不 周，操作指令发出后没有实际动作但 HMI 没有显示具体故障时，可以通过 IO 变量的状态分 析问题；2、当调试第二台以上的成熟机型时，安装负责人可以按照 HMI 上的 IO 变量显示 现场调试，而不需要程序设计者背个电脑在几十米的机械上来回奔波。此处说的 I/O 变量不 仅包括开关量输入、输出、还包括模拟量的输入、输出。以下为示例：
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1.5 注释
首先注释后的程序，很容易被其它同事看懂，有利于协调工作，其次，对于编程 者而言不会出现由于年代久远自己都不知道当年是怎么想的情况。注释主要分变量注释、程 序行注释，子程序注释。以下分别对这几种注释提出不同的要求。
1、所有变量必需注释，变量注释还有一个重要的作用是：可以使编程者清楚的了解已 用元件，否则，一不小心可能会对同一个变量多次输出而造成“双线圈”的问题。
2、比较难懂的程序行有必要注释，这是相对一些看着注释变量一眼就可以看明白的程 序行而言的。
3、有很难理解的算法的子程序有必要注释。
1.6 故障诊断程序的编写方法
由于我们单位不像三一、中联这类单位在全国各个省会城市都有 24 小时售后服务站， 而且又不能像小家电一样可返厂维修，出了售后问题，要么客户通过电话联系我们自行解决、 要么我们自己派人去现场解决，如果我们的软件做的跟手机一样，出了问题没有任何提示， 也不知道上万个电子元件哪里出了问题，我们只能选择后者，如果我们每做一台设备都要靠 我们自己的人去现场维修，那么我们只能搞搞航天飞机这类不计成本的东西了。因此，我们 别无选择，我们只能选择前者，选择前者我们将面对的问题是：现场维修电工往往是技校出
第三步：新建“组对象”
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第四步：添加“组对象成员”
第五步：添加字符型变量
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第八步：插入“报警浏览”
第九步：设置“报警浏览”基本属性，注意选择“新报警在下”
第九步：设置“报警浏览”显示格式。
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2、PLC 输出后接触器没有反应：接触器一般都自带一常开/一常闭辅助触点，将常开辅 助触点接入 PLC 的输入点，当 PLC 对应的输出点有输出后，理论上该接触器会瞬间吸合，还 有一种常见的情况就是，用变频器的制动控制点控制制动接触器，这时接触器应该在 PLC 正反转运行命令发出后 2 秒内吸合，如果在以上两种情况下没有检测到该接触器辅助触点的 反馈信号，最可能的情况就是：一、控制接触器线圈的控制线路有问题，二、接触器损坏; 我们将这两种情况的解决方案写在触摸屏上，普通的维修电工都可以解决问题的。以下是示 例：
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请注意以上程序的排列顺序，如果颠倒，效果完全是不一样的。
1.3 SET、RST 命令使用
在一般情况下，不要考虑使用 SET（置位）、RST（复位）命令，如果一定要用，就要搞 清楚这两个命令的特点，这个两个命令一般都是成对使用的，而且 SET 命令要放在前面、RST 要放在后面，这对指令一个重要特点是：当输入条件已经不满足的情况下，如果不调用相反 的命令，将保持原有状态（这个对工况行业来说，有时很危险）。以下是一个实际使用案例。 供参考：
由于前面章节提到的 PLC 已经把故障节点找出来了，在 HMI 上要做的工作就是把每一 个故障节点一一解释成维修电工能听懂的语言，并提出解决方案。下面以我们最常用的 MCGS 为例说明这一过程： 第一步：新建“数据对象”
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第二步：进入“报警属性”菜单，如下设置，子显示内容就填可能原因及解决方案
. . . 其它卷扬下降相关的程序
. . . 其它整机走行相关的程序
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. . . 其它小车走行相关的程序 出现的后果就是：只有小车走行（M3）运行时闪烁报警灯才会亮，其它工况运行时都没有 反应。而正确的写法应该是：
通过以上的例子，总结得出 PLC 编程的方法应该是，把整个 PLC 程序按输出点划分为一个
第十步：设置“报警浏览”字体颜色，注意“报警变量名输出”设置
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第十步：插入显示标签（一个常量，一个变量） 第十一步：设置变量标签“基本属性”
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第十二步：设置变量标签“扩展属性”
第十三步：设置变量标签“显示输出”
1.1 PLC 编程构思方法
举一个简单的例子：架桥机上有一个闪烁报警灯，这个报警灯工作的条件是：卷扬上升 它必需响，卷扬停止它必需停；卷扬下降它必需响，卷扬停止它必需停;整机走行它必需响， 整机停止它必需停；小车走行它必需响，小车停止它必需停；如果我们按照以上的描述如下 编程：
. . . 其它卷扬上升相关的程序
2 HMI 触摸屏编程
HMI 全称“人与机器交互”，司机、维修电工包括我们自己的工程师都可以通过它了解 机器及控制系统的实际情况，如果把有故障的机器比喻成一个病人，那么 HMI 就是一台多 功能的“CT”机,试想在现在这个年代，一个外科医生如果没有“CT”之类的检测仪器是一 件多么悲哀的事情。要想把市面上买的 HMI 做成一台能诊断机器故障的智能检测系统，就 需要像对待写控制程序一样一丝不苟的编程。HMI 编程主要包含以下三方面的内容：