Бесплатный фрагмент - Programmirovanie PLC s nulya

О книге

© Садыков Ленар, 2026. Все права защищены.

Книга подготовлена как учебно-практическое руководство. Материал ориентирован на инженеров АСУТП, КИПиА, начинающих программистов PLC и специалистов по эксплуатации.

Аннотация

Практический курс по программированию промышленных логических контроллеров от создания проекта до диагностики, HMI, PROFINET, аналоговых сигналов, приводов, PID-регулирования и итоговых учебных задач. Материал построен по принципу «понять → повторить → проверить → применить» и ориентирован на начинающих программистов ПЛК, инженеров АСУТП и специалистов КИПиА.

Примечание о товарных обозначениях. В тексте книги названия программных средств, контроллеров и протоколов приводятся для идентификации рассматриваемых технологий. Настоящее издание является независимым учебно-практическим материалом и не является официальным изданием или учебным курсом производителя оборудования.

Важное замечание

Названия меню, доступные функции и конкретные диапазоны сигналов могут отличаться в зависимости от версии TIA Portal, CPU, прошивки и модулей. При реальной эксплуатации необходимо руководствоваться проектной документацией, руководствами Siemens и требованиями предприятия. Учебный пример не заменяет проект безопасности или технологический регламент.

Содержание

1. Знакомство с TIA Portal

2. Основы ПЛК

3. S7—1200 и S7—1500

4. Создание проекта

5. Аппаратная конфигурация

6. Переменные PLC

7. LAD с нуля

8. FBD
9. SCL

10. OB, FC, FB и DB

11. Таймеры и счётчики

12. Дискретные сигналы

13. Аналоговые сигналы 4–20 мА

14. Масштабирование аналоговых величин

15. Управление электродвигателем

16. Частотный преобразователь

17. Насосная станция

18. Автоматический и ручной режим

19. Аварии и блокировки

20. HMI
21. PROFINET

22. Онлайн-диагностика

23. PID-регулирование

24. Структура промышленного проекта

25. Типовые ошибки новичков

26. Практический проект: насосная станция

27. Практический проект: котельная

28. Практический проект: вентиляция

29. Подготовка проекта к загрузке

30. Пусконаладка и испытания

31. Диагностика отказов

32. Безопасность и изменения программы

33. Как читать чужую программу

34. Стандартизация

35. Экзамен и практикум

Приложение A. Практический банк заданий

Приложение B. Чек-лист загрузки PLC

Приложение C. Глоссарий

1. Знакомство с TIA Portal

TIA Portal — инженерная среда Siemens для проектирования систем автоматизации. В одном проекте можно работать с контроллером, распределённым вводом-выводом, сетями, визуализацией и диагностикой. Для начинающего специалиста важно сразу разделить три понятия: аппаратная конфигурация, программа PLC и визуализация HMI.

Ключевые темы

— Создание проекта и структура дерева проекта

— Добавление CPU и модулей

— Компиляция и проверка проекта

— Переход от офлайн-проекта к онлайн-диагностике

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «1. Знакомство с TIA Portal»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 1. знакомство с tia portal. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

2. Основы ПЛК

Программируемый логический контроллер выполняет программу циклически, обрабатывает входные данные, вычисляет логику и формирует выходные воздействия. В практической работе нельзя считать PLC просто «компьютером»: цикл, приоритеты задач, аппаратные ограничения и диагностика непосредственно влияют на поведение установки.

Ключевые темы

— Понятие цикла PLC

— Входы, выходы и память

— OB, FC, FB и DB

— Время цикла и диагностика

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «2. Основы ПЛК»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 2. основы плк. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

3. S7—1200 и S7—1500

S7—1200 обычно применяют в компактных и средних задачах автоматизации, а S7—1500 — в более масштабных системах, где важны производительность, диагностика, коммуникации и расширяемость. Конкретные возможности зависят от CPU, версии прошивки и состава модулей.

Ключевые темы

— Как выбрать CPU

— Сигнальные модули и технологические объекты

— Память и производительность

— Совместимость аппаратуры

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «3. S7—1200 и S7—1500»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 3. s7—1200 и s7—1500. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

4. Создание проекта

Новый проект начинается с имени, структуры и выбора устройств. Полезно заранее принять правила именования: объект, агрегат, сигнал, тип данных. Хорошее имя переменной должно позволять понять её назначение без просмотра комментария.

Ключевые темы

— Имя проекта

— Добавление устройства

— Настройка CPU

— Сохранение версий проекта

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «4. Создание проекта»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 4. создание проекта. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

5. Аппаратная конфигурация

В конфигурации задаются CPU, модули сигналов, коммуникационные устройства и параметры интерфейсов. Адреса входов и выходов не следует переносить из чужого проекта без проверки: они зависят от конкретной конфигурации оборудования.

Ключевые темы

— Проверка модулей

— Адреса I/O

— Диагностика модуля

— Ошибки конфигурации

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «5. Аппаратная конфигурация»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 5. аппаратная конфигурация. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

6. Переменные PLC

Переменные связывают технологический процесс с программой. Рекомендуется разделять физические сигналы, внутренние состояния, команды оператора и расчётные величины. Это упрощает поиск неисправностей и последующую модернизацию.

Ключевые темы

— BOOL, INT, DINT, REAL

— TIME и DATE_AND_TIME

— Массивы и структуры

— Таблица PLC tags

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «6. Переменные PLC»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 6. переменные plc. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

7. LAD с нуля

LAD удобен для дискретной логики, блокировок и алгоритмов, которые должны быть легко читаемы электромехаником или инженером КИПиА. Начинать следует с простых цепочек: разрешение, пуск, самоподхват, останов и аварийное отключение.

Ключевые темы

— Контакты и катушки

— Последовательная и параллельная логика

— Самоподхват

— Разбор типовой цепи пуска

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «7. LAD с нуля»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 7. lad с нуля. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

8. FBD

FBD представляет алгоритм как набор функциональных блоков. Такой подход удобен для математических операций, таймеров, сравнений и обработки аналоговых сигналов. Главное правило — не превращать сеть в нечитаемый набор блоков.

Ключевые темы

— Блоки AND/OR/NOT

— Сравнение величин

— Таймеры

— Структурирование сетей

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «8. FBD»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 8. fbd. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

9. SCL

SCL основан на текстовом описании алгоритма и особенно удобен для расчётов, массивов, циклов и сложной последовательной логики. Для обучения полезно сначала реализовать небольшой алгоритм в LAD, а затем переписать его на SCL и сравнить читаемость.

Ключевые темы

— IF/ELSIF/ELSE

— CASE

— FOR и WHILE

— Работа со структурами

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «9. SCL»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 9. scl. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

10. OB, FC, FB и DB

Организация программы определяет её сопровождаемость. OB отвечает за выполнение задач контроллера, FC — за функцию без собственной статической памяти, FB — за экземпляр с памятью, DB — за хранение данных. Конкретный набор доступных блоков зависит от семейства CPU и версии среды.

Ключевые темы

— Циклический OB

— Функции

— Функциональные блоки

— Экземплярные DB

— Глобальные DB

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «10. OB, FC, FB и DB»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 10. ob, fc, fb и db. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

11. Таймеры и счётчики

Таймеры позволяют реализовать задержку включения, задержку отключения, импульс и другие временные алгоритмы. Важно учитывать тип данных времени и условия сброса. Счётчики применяются для подсчёта циклов, изделий, импульсов и событий.

Ключевые темы

— TON

— TOF

— TP

— Счётчик изделий

— Антидребезг сигнала

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «11. Таймеры и счётчики»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 11. таймеры и счётчики. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

12. Дискретные сигналы

Дискретный сигнал следует рассматривать не только как 0 или 1. В реальной установке важны нормальное состояние, аварийное состояние, обрыв цепи, дребезг, задержка и диагностика канала. В проекте полезно явно определить смысл каждого состояния.

Ключевые темы

— NO/NC логика

— Аварийные цепи

— Дребезг

— Диагностика входов

Практика

Создайте отдельную учебную копию проекта и выполните действие сначала офлайн.

После изменения выполните компиляцию и проверьте диагностические сообщения.

Запишите ожидаемое состояние входов, выходов и внутренних переменных.

Проверьте аварийные условия отдельно от нормального режима.

Добавьте комментарии к нестандартным решениям.

Контрольные вопросы

— Что является входом, а что выходом в задаче «12. Дискретные сигналы»?

— Какие условия должны разрешать работу алгоритма?

— Что произойдёт при потере обратной связи?

— Как оператор увидит неисправность?

— Какие данные нужно сохранить перед изменением программы?

Мини-кейс

Представьте технологический узел, для которого требуется реализовать 12. дискретные сигналы. Сначала составьте перечень сигналов, затем определите состояния оборудования, после чего реализуйте основную логику и только затем добавляйте диагностику. Такой порядок помогает отделить технологический алгоритм от интерфейса оператора.

13. Аналоговые сигналы 4–20 мА

Для аналогового канала нужно знать диапазон измерения, тип модуля, параметры конфигурации и формат представления значения в CPU. Универсального числового диапазона для всех модулей Siemens нет — масштабирование должно выполняться по документации конкретного модуля.

Ключевые темы

— 4–20 мА

— 0–10 В

— Нормирование

— Масштабирование

— Контроль выхода за диапазон

Практика