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简介：一份面向工业自动化与空调压缩机控制场景的完整工程包，包含PLC控制程序与基于VC++开发的上位机监控软件，适合PLC编程初学者、C++上位机开发者及设备维护人员参考。包内既有压缩机启停、参数采集与故障判断等PLC逻辑，也有MFC对话框程序、串口通信与数据解析实现，能够帮助理解工业设备从底层控制到上层显示的完整链路。压缩包共58个文件，以C++源代码（14个h与13个cpp）为核心，同时包含编译生成的obj、pdb、exe及界面资源文件如图标、位图等，整体仅2.64MB，结构便于对照阅读。目前已有745人学习下载。通过该项目可直观看到PLC与上位机如何通过串口协议交换数据，并借鉴其界面布局、报警提示与数据管理模块，对快速上手工业监控软件开发很有价值。

1. 自己编的压缩机PLC程序：这不是教学例程，而是一份能落地的现场控制程序

之前帮某厂区改造空压站时，原厂程序把压缩机搞成了「一旦压力波动就频繁启停」，电机发热、接触器打火，压力还稳不住。后来我用某款中型PLC重写了一套压缩机PLC程序，把压力加卸载、变频器（VC）调速、报警联锁、手动/自动切换全部收进一个工程里，配合触摸屏组态，从仿真到带载运行用了不到一周。这套程序不是DEMO，模块划分、I/O分配、状态机都是按现场接线来的，拿到手上改改点位就能用。适合三类人：想把手动启停改成自动闭环的电气工程师、在学PLC但缺完整项目参照的开发者、以及手里有旧压缩机想翻新控制系统的同行。

2. 整体技术架构：PLC选型、程序目录与I/O地址规划

拿到程序先别急着看代码，先把这个工程的骨架摸清楚。这套程序基于某款国产中型PLC编写，编程软件支持梯形图（LD）和结构化文本（ST）混编，CPU自带以太网口和RS485口，模拟量模块走背板扩展。程序里控制逻辑主体用的是ST，因为压缩机的时序、滞环比较、通讯状态机用文本写更直观；少部分启停互锁逻辑退回LD，方便现场电工维护时直接看触点关系。

2.1 技术栈与编程方式：LD与ST混编的实际考量

选型思路很实在：压缩机控制不需要高端运动控制，但模拟量通道、通讯口和掉电保持区是刚需。程序里大量使用定时器、边沿检测和状态字位操作，这类逻辑用ST表达比梯形图少写很多网络。比如「启动脉冲」这种边沿逻辑，LD要放两个串联触点加一个脉冲输出指令，ST里一句R_TRIG就完事。但急停回路、门联锁这类安全相关回路，我保留在LD里，因为电工拿万用表量线路时，梯形图能直接对应物理接线，ST反而不直观。

项目中ST块负责算法，LD块负责硬接线逻辑，数据块统一管理变量。编程软件里没做任何特殊配置，就是用标准工程模板，在OB1主任务里轮询调用各功能块。这点对新人有参考价值：复杂项目别把代码全塞进OB1，像这里按功能切成FC_StartStop、FC_LoadUnload、FC_VC_Drive、FC_Alarm，调试时单独禁用某个FC就能定位问题。

2.2 程序文件结构：OB、FB、FC与数据块的分工

整个工程目录展开后大概是这样的：

Compros_PLC/ ├── OB1 // 主任务，周期扫描 ├── FB_Compros // 单机控制封装功能块 ├── FC_StartStop // 启停时序与联锁 ├── FC_LoadUnload // 压力加卸载滞环控制 ├── FC_VC_Drive // 变频器（VC）通讯状态机 ├── FC_Alarm // 报警生成与故障保持 ├── DB_Main // 全局运行数据区 ├── DB_AlarmState // 故障保持区（掉电保持） ├── DB_VC_Para // 变频器寄存器映射参数 └── HMIScreens/ // 触摸屏画面源文件 ├── SC_Home.uix // 主画面：启停、压力、电流 ├── SC_Para.uix // 参数设定：压力目标、死区 └── SC_Alarm.uix // 报警列表与复位

设计逻辑很清晰：FB_Compros是把一台压缩机当成一个对象封装，内部调用启停、加卸载、VC控制这三个FC；DB_Main放运行状态和设定值，DB_AlarmState用掉电保持属性存故障记录。以后做多机组扩展时，直接实例化多个FB_Compros，每个实例绑定自己的I/O和DB，不需要复制代码。

2.3 I/O清单与内部地址映射表：改程序前先核对这张表

动手改任何点位前，先看程序里的地址映射表。这台设备的物理点位如下：

内部存储器里，MW10是压力滤波值、MW12是电流滤波值、MD20是压力目标值、MD24是死区。这些地址和HMI画面变量一一对应，改偏移前必须同步改触摸屏的变量表，否则画面上按钮按了没反应，压力曲线显示的还是旧通道。

程序注释里专门写了「地线没接好时模拟量读数会周期性跳动」，这句不是玩笑，后面故障排查章会细讲。整体结构熟悉后，看核心控制逻辑就有抓手了。

3. 核心控制逻辑拆解：从启动等待到变频器(VC)闭环调节的全链路

这一章是整套程序的重头戏。压缩机的控制本质是一个有限状态机：待机 → 预润滑 → 启动主电机 → 加载/卸载调节 → 正常停机 → 故障停机。每个状态之间都有条件判断和延时确认，防止信号抖动造成状态误跳。

3.1 启动与停机时序：预润滑、反馈确认与延时判断

压缩机启动最忌讳「给出指令就认为已经启动」。程序里用了一个三步确认链：启动指令 → 开预润滑泵并等待油压开关闭合 → 延时后合主接触器 → 等待接触器辅助触点反馈。每一步都有超时判断，任何一步在规定时间内没有完成，直接进入故障状态并保持报警。

// 启停时序核心逻辑（结构化文本） IF start_cmd AND NOT running THEN step := 1; // 进入预润滑步骤 END_IF; CASE step OF 1: // 预润滑阶段：启动油泵，等待油压开关 oil_pump_cmd := TRUE; IF oil_pressure_ok THEN // 油压开关DI已经闭合 ton_prelub(IN := TRUE, PT := T#5s); // 继续润滑5秒 IF ton_prelub.Q THEN step := 2; END_IF; ELSIF prelub_timeout THEN // 20秒未建立油压 fault_code := 10; // 故障码10：油压建立失败 step := 99; END_IF; 2: // 启动主电机：合接触器，等待反馈 main_contact_cmd := TRUE; IF main_feedback THEN // I0.2接触器辅助触点闭合 ton_confirm(IN := TRUE, PT := T#3s); // 稳定3秒防抖动 IF ton_confirm.Q THEN running := TRUE; step := 3; END_IF; ELSIF start_timeout THEN // 5秒内无反馈 fault_code := 11; step := 99; END_IF; 3: // 运行状态：交给加卸载模块处理 // 正常运行逻辑 99: // 故障停机状态 main_contact_cmd := FALSE; oil_pump_cmd := FALSE; // 等待人工复位 END_CASE;

这里的核心技巧是每个状态转移都要确认“反馈已经稳定一段时间”，而不是收到信号立即跳转。ton_confirm的3秒就是为了过滤接触器辅助触点在吸合瞬间的抖动。fault_code是整数故障码，HMI上通过查表显示中文报警信息，比一堆BOOL报警位更容易排查。

3.2 压力加卸载控制：带死区与模拟量滤波的滞环调节

压缩机不需要连续PID调节出口压力，常用做法是装/卸载控制：压力低于下限就加载，高于上限就卸载，中间留一个死区，防止在目标值附近反复跳动。这里用了滞环比较，配合压力模拟量的一阶滤波。

// 加卸载滞环控制，带模拟量滤波 // 模拟量采样原始值：RAW_PRESSURE，滤波系数FILTER_K filtered_pressure := filtered_pressure + (RAW_PRESSURE - filtered_pressure) * FILTER_K; // 目标压力SET_P，死区DEAD_ZONE，来自HMI设定 IF running THEN IF filtered_pressure < (SET_P - DEAD_ZONE) THEN load_valve := TRUE; // 压力偏低，加载 ELSIF filtered_pressure > (SET_P + DEAD_ZONE) THEN load_valve := FALSE; // 压力偏高，卸载 END_IF; END_IF;

FILTER_K是滤波系数，一般取0.1到0.3之间。取值太大滤波效果差，取值太小压力响应变慢。调试时先设0.2，观察趋势图里滤波曲线是否平滑。DEAD_ZONE建议设置为量程的2%～3%，比如量程1.6MPa，死区取0.04MPa左右。需要说明的是，如果现场管网本身频繁波动，单纯加大死区不是办法，可能要考虑加装缓冲罐或调整卸载回路的泄放速度。

3.3 变频器(VC)通讯控制：控制字状态机与掉线恢复

VC变频器是这套程序的另一个核心。这里没有用干接点启停，而是通过RS485走Modbus RTU协议，发送控制字来控制变频器运行和设定频率。通讯控制的难点在于状态管理，不能简单丢一个启动命令就完事，必须时刻知道变频器当前处于什么状态。

// VC变频器控制字状态机（简化版） CASE vc_state OF 0: // 通讯待机，等待允许运行 IF vc_enable THEN vc_ctrl_word := 16#047F; // 控制字：启动+使能 vc_state := 1; END_IF; 1: // 已发送启动，等待状态字反馈 IF (vc_status_word AND 16#0001) = 16#0001 THEN // 状态字第0位为1，表示变频器已准备 vc_state := 2; ELSIF comm_timeout_cnt > 3 THEN // 连续3个扫描周期没有收到应答 vc_ctrl_word := 16#0000; // 撤掉启动指令 fault_code := 30; // 故障码30：VC通讯中断 vc_state := 0; END_IF; 2: // 运行中，持续监视状态和频率反馈 freq_set := target_freq; // 目标频率来自压力偏差映射 // 正常循环内持续写入设定频率 END_CASE;

16#047F这个控制字里，第0位是启动、第1位使能、第7位故障复位，具体位定义要看对应变频器手册。vc_status_word是变频器返回的状态字，第0位为1代表“准备好”，第2位是“运行中”。通讯状态机里最关键的是掉线恢复逻辑：连续多次请求无响应后，必须强制撤销控制字并将状态打回待机，绝不能停在“等待反馈”这个中间态，否则变频器可能在通讯恢复后自行运行，非常危险。

3.4 报警联锁与故障保持：按优先级执行和手动复位

报警处理的设计原则是：故障发生后必须保持，不能因为信号瞬间恢复就自动清除。程序里故障分两级——一级故障直接停机（油压丢失、接触器反馈丢失、VC通讯断），二级故障只报警不跳机（电机过流预警、压力过高报警）。

// 故障处理与保持逻辑 // 故障条件触发后，fault_hold置位并保持 IF (oil_pressure_lost OR main_feedback_lost OR vc_comm_fault) THEN fault_hold := TRUE; fault_code := MAX(fault_code, 10); // 故障码越大优先级越高 END_IF; // 手动复位按钮，且故障条件已消失 IF reset_btn AND fault_hold THEN IF NOT (oil_pressure_lost OR main_feedback_lost OR vc_comm_fault) THEN fault_hold := FALSE; fault_code := 0; step := 0; // 状态机回到待机 END_IF; END_IF;

故障保持用fault_hold单个BOOL位配合fault_code实现，故障码同时承担优先级功能：同时发生多个故障时，显示码更大的那个。复位逻辑要求所有故障源都消失后才能复位，防止按下复位按钮后设备立即再次跳机。这里有个细节：fault_code用MAX而不是覆盖赋值，是为了保留优先级高的故障，避免低级别故障覆盖掉关键信息。

4. 运行与调试：从仿真验证到连接组态画面的实际步骤

很多人拿到程序第一反应是直接下载到PLC里接设备，这是最容易翻车的操作。这章按我的调试习惯，从头到尾走一遍完整流程。

4.1 仿真运行：不接设备如何验证逻辑正确性

编程软件自带仿真器，可以在电脑上模拟PLC运行。先把程序编译下载到虚拟PLC，然后在变量监控表里手动强制I/O信号，观察状态机的跳转是否符合预期。

# 仿真操作顺序（以软件内置仿真器为例） 1. 编译工程，确认无错误 2. 启动仿真器，下载程序到虚拟PLC 3. 打开变量监控表，强制 I0.0 = TRUE（启动按钮） 4. 观察 step 从 0 → 1，oil_pump_cmd 变为 TRUE 5. 强制 I0.3 = TRUE（油压正常），等待 5 秒定时器 6. 观察 step 变为 2，main_contact_cmd 变为 TRUE 7. 强制 I0.2 = TRUE（主接触器反馈），等待 3 秒 8. 观察 running 变量变为 TRUE，step 变为 3

仿真阶段最重要的是把每个分支都走到，包括超时分支：试一下强制油压开关一直不闭合，看20秒后fault_code是否变为10。仿真器里能直接修改DB块里的定时器预设值，我把预润滑时间从5秒临时改成2秒，加速验证整个时序链路。

跟实际设备联调相比，仿真少了模拟量信号源。压力变送器没接时，程序里RAW_PRESSURE是0，会导致未运行时加载阀动作。所以仿真时同时强制filtered_pressure为一个正常值，比如1.0MPa，保证控制逻辑处在正常工况。

4.2 通信配置与点位核对：触摸屏画面与PLC变量绑定

程序里预留给HMI的变量都集中放在DB_Main里，触摸屏组态时只需要关联这些变量，不用去翻散落的地址。组态软件里新建画面，按钮关联DB_Main.start_cmd（BOOL，按下置位，释放复位），指示灯关联DB_Main.running，压力表关联DB_Main.filtered_pressure，报警列表关联DB_AlarmState.fault_code。

这里最常见的坑是数据地址类型不匹配。比如PLC里filtered_pressure是REAL类型，触摸屏上建数值显示时选了16位整数，几十兆帕的压力能显示成几百。组态前先在PLC变量表里确认每个变量的类型和字节长度，再做一次通信测试：PLC侧强制变量为设定值，看触摸屏上显示的数值是否一致。

HMI画面和PLC的通信链路是网线直连，设置PLC的IP为192.168.0.10，触摸屏IP设为192.168.0.20，端口默认。通信建立后，在触摸屏上启动按钮，仿真PLC里观察start_cmd是否变TRUE，这个闭环测试跑通后，系统联调才有意义。

4.3 现场带载验证：从点动到自动模式的测试顺序

现场通电后的测试顺序，我习惯按「信号验证 → 手动模式单动作 → 自动模式空载 → 自动模式带载」四步走。信号验证阶段，用万用表在PLC侧逐一测量DI点对地电压，确认无源干接点接线正确。然后切手动模式，单独点动预润滑泵电机，看电机转向是否正确；再点动主接触器，确认接触器吸合无异常噪音。

自动模式空载前，把加载电磁阀的气路手动切断，防止一开机就往管网打气。空载运行半小时，观察电流曲线和压力曲线是否平稳。确认没问题后，接上气路，逐步打开出口阀门，让压缩机加载，观察压力从0.1MPa慢慢升到0.7MPa的过程中，加载阀在压力低时是否打开、压力到设定值死区上沿时是否卸载。整个流程我要求全程盯住触摸屏的趋势曲线，出现问题随时打回手动模式。

5. 踩坑与排查：现场压缩机程序常见的故障记录

这套程序前后在现场跑了几个月，也踩了不少坑。挑五个代表性最强的问题，按「现象 → 原因 → 解决」的方式记下来，给后来人当个参考。

5.1 模拟量跳变导致的误报警：信号地环路问题

现象：压缩机稳定运行时，触摸屏上压力数值在设定值附近来回跳，幅度有0.05MPa，偶尔触发压力过高报警导致跳机。

原因：压力变送器信号线屏蔽层在PLC侧和变送器侧两端都接地，形成地环路，变频器运行时杂散电流串进信号线，4-20mA信号里叠加了交流分量。

解决：把变送器侧的屏蔽层剪断，只在PLC侧单端接地。同时在程序里增加一阶滤波，FILTER_K从0.2改到0.15，压力曲线明显平稳。这个案例说明滤波参数不能盲目调，先解决物理层的干扰，滤波只是辅助手段。

5.2 启动瞬间接触器抖动：PLC输出驱动能力不足

现象：主接触器在吸合时出现明显的打火抖动，声音断断续续，像继电器在快速通断。

原因：PLC的DO输出模块额定电流只有0.5A，而接触器线圈的吸合电流峰值达到1.2A左右，超过模块驱动能力，导致输出晶体管过热保护、反复通断。

解决：在PLC输出和接触器线圈之间加中间继电器。中间继电器线圈电流几十毫安，PLC驱动绰绰有余，接触器线圈由中间继电器的触点去控制。改完之后抖动彻底消失。这也解释了为什么程序里Q0.0、Q0.1这类输出点都预留了外部继电器接线位置。

5.3 变频器通讯掉线后的恢复乱套：状态机重入问题

现象：VC变频器偶尔报通讯故障后，按复位按钮能复位，但压缩机重新启动时，变频器不动作，必须断电重启变频器才恢复。

原因：通讯掉线时程序直接把vc_state打回0，但变频器侧可能还停在“运行中”的内部状态。这时再次发送启动控制字，变频器因为内部状态不一致，拒绝执行。

解决：在掉线保护逻辑里，除了撤掉控制字，还要发送一个“快速停车”命令（控制字16#0002），让变频器内部状态同步复位。并且在重新发送启动命令前，先延时1秒发送一个故障复位命令。从那以后，我再也没遇到过掉线后必须断电重启的情况。通讯状态机的每个分支，都要考虑对端设备内部状态的复位问题，这是PLC通讯编程里容易漏掉的一环。

5.4 在线修改定时器却不生效：在线值与启动值混淆

现象：把预润滑时间从5秒改成10秒，下载到PLC后，实际运行还是5秒就跳过了。

原因：PLC定时器有两种时间参数，一个是启动值，一个是当前在线值。在线修改的是启动值，但定时器已经在运行中，它读到的是旧的在线值（也就是原先的5秒），直到定时器复位再触发才会使用新的启动值。

解决：改完定时器参数后，先把程序切到停止模式再下载一次，或者手动复位定时器（ton_prelub(IN := FALSE)强制复位）。如果是运行中调整，我一般直接在HMI上给定时器预设值做成DB变量，触摸屏里改了立即生效，不用反复下载程序。这个设计在后面二次开发章节会进一步展开。

5.5 压力震荡不停加载卸载：压力反馈滞后与死区不匹配

现象：压缩机加载后压力快速上升，卸载后压力又快速下降，加载阀和卸载阀频繁切换，十几秒就循环一次。

原因：管网容积小，压力变化速度快，加载/卸载带来的压力波动幅度大于程序设定的死区范围。触发的死区不足以覆盖压力惯性的影响。

解决：把死区从0.04MPa加大到0.07MPa，同时把加载阀得电到压力上升的响应时间考虑进去——程序里加了一个“最小装载时间”的延时，强制加载后至少保持5秒才允许卸载。这招本质是牺牲一点压力精度，换取系统的稳定周期。对空压站这类应用，压力波动0.07MPa完全可接受。

6. 二次开发与扩展：把单机控制升级为多机组轮换与节能改造

这套程序跑顺之后，下一步往往是把一台压缩机扩展成一个空压站的多机组联动系统。这章给几个可以直接动手的改造方向。

6.1 将单机控制改造成可复用功能块

目前的FB_Compros已经封装了单台压缩机的完整控制逻辑，但内部还依赖全局变量DB_Main。改成可复用，第一步是把所有依赖改成功能块自身的内部变量和输入输出参数，比如启动指令start_cmd从全局变量改为FB的输入引脚。

// 可复用功能块接口定义（示意） FUNCTION_BLOCK FB_Compros VAR_INPUT start_cmd : BOOL; // 来自轮换调度模块 stop_cmd : BOOL; reset_btn : BOOL; pressure_raw : INT; // 本机压力变送器采集值 END_VAR VAR_OUTPUT running : BOOL; fault_code : INT; load_valve : BOOL; END_VAR

改完之后，在OB1里声明3个实例，每个实例分配不同的I/O和定时器上下文，互不干扰。这样程序的复用性立刻提升，新增一台压缩机不需要复制代码，只需要实例化功能块并绑定地址。

6.2 增加机组轮换与运行时间统计

多机组控制的核心是两个维度：平均磨损和节能。轮换调度模块记录每台压缩机的累计运行时间，每隔固定周期（比如48小时）把运行时间最长的机组切换为备用机，把运行时间最短的机组拉起来运行。程序里用掉电保持DB区存每个机组的运行秒数，断电不会清零。

运行时间统计功能块：

// 运行时间累积逻辑（掉电保持区域） IF compros_1.running THEN run_seconds_1 := run_seconds_1 + 1; // 每秒累加一次 END_IF; // 换算为小时并写入HMI显示 run_hours_1 := run_seconds_1 / 3600;

轮换动作的要点是切换前必须保证另一台机组已经加载到位，否则管网压力会掉得厉害。程序里加一个“并网运行5分钟后再卸载旧机”的交叉过渡逻辑，压力波动控制在0.02MPa以内。

6.3 联动上位机与节能数据分析

如果现场有多台压缩机，把每台的电流、排气压力、加载率这些数据汇总到上位机做趋势分析，就有了节能优化的数据基础。做法是通过PLC的以太网口把DB_Main里的数据映射到OPC服务器，上位机组态软件直接采集。

实际改造中，我还习惯在程序里增加一个“加载率统计”功能块：每分钟算一次加载时间占比，存到掉电保持区。连续记录一周后，就能看出压缩机的容量配置是否合理——如果加载率长期低于30%，说明压缩机选大了，应该考虑加变频器降低运行频率。这套程序跑下来，某厂的压缩机加载率从原来的频繁启停变成稳定的45%左右，电费肉眼可见地降下来。

从那以后，我每次给新站点部署这套程序，都强制把I/O映射表重新核对一遍，再花十分钟看一下状态机的复位分支是否覆盖了所有异常路径。这个习惯帮我挡掉了不少现场翻车的风险。希望帮到你。

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