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可編程序控制器控制系統(tǒng)調(diào)試(commissioning of PLC control system)

可編程序控制器(programming logic controller，縮寫為PLC)是工業(yè)企業(yè)應(yīng)用的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，采用可編程序的存貯器存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等操作指令，經(jīng)中央處理單元(CPU)控制處理后，發(fā)出數(shù)字量或模擬量形式的輸出信號(hào)，控制生產(chǎn)過程中各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行?？删幊绦蚩刂破髯鳛橹骺刂蒲b置，聯(lián)合電力傳動(dòng)控制裝置、信號(hào)檢測(cè)裝置、人工操作控制裝置、信號(hào)顯示與報(bào)警裝置，構(gòu)成對(duì)生產(chǎn)工藝線的自動(dòng)或半自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行程序步進(jìn)控制的系統(tǒng)，稱為可編程序控制器控制系統(tǒng)。使用者根據(jù)PLC制造廠所提供的程序編制規(guī)定、匯編指令、標(biāo)準(zhǔn)子程序等，編制出進(jìn)行生產(chǎn)工藝實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用程序，用編程器以梯形圖、語句表、邏輯圖等為PLC所接受的形式將應(yīng)用程序輸入到PLC的存貯器中。系統(tǒng)通電啟動(dòng)后，PLC裝置接受生產(chǎn)工藝線過程信號(hào)、人工操作控制信號(hào)，經(jīng)CPU根據(jù)應(yīng)用程序?qū)@些信號(hào)作出處理，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電力傳動(dòng)裝置中的電磁線圈、伺服機(jī)構(gòu)、電子器件及信號(hào)顯示裝置等負(fù)載，使工藝線各機(jī)械設(shè)備按程序所確定的動(dòng)作運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在于：電路以軟件程序控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由電磁或電子器件組成的硬件程序控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝線的自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)過程的控制。PLC控制系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)，在于對(duì)它的應(yīng)用程序進(jìn)行檢查和調(diào)試，保證系統(tǒng)能準(zhǔn)確地按生產(chǎn)工藝所規(guī)定的動(dòng)作程序運(yùn)行。20世紀(jì)80年代以來，由多組PLC裝置和上位計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系組成的集中管理一分散控制型系統(tǒng)，已在冶金工廠中開始出現(xiàn)。這種介于計(jì)算機(jī)和PLC單體控制之間的控制常被稱為基礎(chǔ)自動(dòng)化控制。

PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試可分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大部分。硬件調(diào)試包括對(duì)組成系統(tǒng)的各電氣設(shè)備及PLC裝置本身電氣性能的檢查測(cè)試與有關(guān)參數(shù)的整定以及PLC裝置與各電氣設(shè)備、自動(dòng)化儀表及上級(jí)計(jì)算機(jī)間的接口通道的檢查試驗(yàn)；軟件調(diào)試包括對(duì)應(yīng)用程序的裝載、檢查，按工藝要求與系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)應(yīng)用程序執(zhí)行效果的校核、修改與完善的過程以及PLC裝置與上級(jí)計(jì)算機(jī)或多臺(tái)PLC裝置間通訊的檢查調(diào)試。調(diào)試通常是先作硬件調(diào)試，待達(dá)到各單體設(shè)備通電或單體運(yùn)行條件后，開始進(jìn)行應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)通訊的模擬調(diào)試，這些統(tǒng)稱為軟件的模擬調(diào)試。模擬調(diào)試通過后，再進(jìn)行系統(tǒng)無負(fù)荷綜合調(diào)試和投料試運(yùn)行。試運(yùn)行的工作內(nèi)容涉及硬件參數(shù)的最終整定與軟件應(yīng)用程序的運(yùn)行通過，直至使被控系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行完全滿足工藝的要求。

調(diào)試準(zhǔn)備   除按常規(guī)電氣調(diào)試準(zhǔn)備所需的電工儀表、工器具外，還應(yīng)準(zhǔn)備并充分熟悉有關(guān)軟件資料。軟件資料包括：生產(chǎn)工藝說明，PLC裝置編程手冊(cè)，PLC裝置操作使用說明，編程器使用說明，電氣控制原理圖、系統(tǒng)控制應(yīng)用程序清單、PLC輸入／輸出接口表，系統(tǒng)框圖等。熟悉該工程項(xiàng)目的工藝要求、運(yùn)行流程以及各設(shè)備間運(yùn)行連鎖關(guān)系后，應(yīng)以此作為根據(jù)對(duì)PLC應(yīng)用程序進(jìn)行紙面上的校驗(yàn)，初步確認(rèn)應(yīng)用程序是否滿足工藝要求，同時(shí)對(duì)程序設(shè)計(jì)者的意圖與技巧有所認(rèn)識(shí)。對(duì)檢查出的問題，如程序編制不合規(guī)定格式、程序編制語法錯(cuò)誤等，應(yīng)作出修正。

隨PLC供貨的編程器為軟件調(diào)試的重要工具，調(diào)試人員應(yīng)十分熟悉編程器的各種功能調(diào)用操作方法。用于軟件模擬調(diào)試的信號(hào)模擬器通常由多組開關(guān)和信號(hào)燈組成。開關(guān)是帶一個(gè)常開觸點(diǎn)的鈕子開關(guān)或琴鍵開關(guān)，信號(hào)燈則隨PLC輸出板輸出電壓等級(jí)而定，其分組與PLC輸入／輸出插卡上的分組對(duì)應(yīng)，所有連線引至PLC輸入／輸出端子板。帶有模擬量輸入的PLC裝置，在模擬器上配有相應(yīng)的電源與電位器，以提供模擬量輸入的模擬信號(hào)。

硬件調(diào)試   PLC裝置以外的所有電氣設(shè)備均按常規(guī)方法進(jìn)行單元檢查與調(diào)試。PLC裝置本身的硬件調(diào)試內(nèi)容包括：一般性檢查、電源檢查、PLC輸入／輸出通道檢查，接口點(diǎn)(interface)外部信號(hào)電壓測(cè)定、接口試驗(yàn)及PLC基本動(dòng)能檢查。

一般性檢查   包括：(1)檢查PLC屏箱及PLC裝置上各插卡安裝的情況，如安裝位置、設(shè)備型號(hào)規(guī)格、配線正確性、屏蔽與接地狀況。(2)常規(guī)的絕緣電阻測(cè)定。(3)對(duì)各插卡上的有關(guān)參數(shù)(如地址分配)按使用說明書或設(shè)計(jì)圖紙中的規(guī)定設(shè)定開關(guān)。

電源檢查   測(cè)定PLC工作電源以及PLC內(nèi)部各級(jí)電源(包括附帶的干電池)電壓的數(shù)值與極性。

輸入／輸出信號(hào)通道檢查   撥動(dòng)模擬器上的開關(guān)對(duì)PLC發(fā)出模擬輸入信號(hào)，檢查PLC輸入插卡上顯示燈是否正確點(diǎn)滅。將編程器與PLC裝置連通并選擇到監(jiān)視功能上，檢查PLC的內(nèi)部輸入寄存單元是否準(zhǔn)確接收到模擬器開關(guān)給出的輸入信號(hào)；將編程器選擇到“強(qiáng)制輸出”運(yùn)行方式或編入調(diào)試程序使PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作，觀察輸出插件上對(duì)應(yīng)點(diǎn)顯示狀況及模擬器上對(duì)應(yīng)點(diǎn)信號(hào)燈的狀況。

接口點(diǎn)外部信號(hào)電壓測(cè)定   輸入／輸出卡上外部設(shè)備的配線接入前，必須對(duì)各配線與公共零點(diǎn)之間的電壓逐一進(jìn)行測(cè)量，不許異常電壓進(jìn)入插卡。測(cè)試時(shí)應(yīng)將與外部配線有關(guān)的操作電源連上，短接外部常開觸點(diǎn)。確認(rèn)所有外部線上電壓符合插卡規(guī)定的電壓值范圍后，才能將外部配線接到插卡端子上。

接口試驗(yàn)   通過現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)、觸點(diǎn)或以模擬方法使信號(hào)源產(chǎn)生輸出，檢查PLC輸入卡上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，確認(rèn)接受該輸入信號(hào)。對(duì)模擬量輸入信號(hào)，還需使用編程器檢查該信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入PLC存貯區(qū)中的數(shù)，確認(rèn)信號(hào)的進(jìn)入與信號(hào)變換關(guān)系。使用編程器逐點(diǎn)強(qiáng)制使輸出點(diǎn)產(chǎn)生輸出，檢查受此輸出信號(hào)控制的外部電氣設(shè)備的正確動(dòng)作。

PLC基本功能檢查   輸入測(cè)試程序或自行編制的調(diào)試程序，檢查PLC的基本控制功能，如邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等，以確認(rèn)PLC中CPU存貯器及總體構(gòu)成是否滿足設(shè)計(jì)要求。在一些特殊場(chǎng)合，還需對(duì)PLC裝置作必要的電壓拉偏、頻率拉偏、環(huán)境溫度變化、抗干擾性能等測(cè)試及規(guī)定時(shí)間的考機(jī)運(yùn)行。

軟件模擬調(diào)試   包括應(yīng)用軟件模擬調(diào)試與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)調(diào)試。通常按應(yīng)用程序的裝載與檢查、應(yīng)用程序的離線模擬調(diào)試、應(yīng)用程序的綜合模擬調(diào)試和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)調(diào)試四個(gè)步驟進(jìn)行。

應(yīng)用程序的裝載與檢查   使用編程器鍵盤打入或磁盤(磁帶)輸入方式，將應(yīng)用程序裝載到PLC的程序存貯單元，然后通過編程器上的顯示器讀出或使用磁盤-PLC存貯器信息比較功能，檢查核對(duì)裝載內(nèi)容的正確性。

應(yīng)用程序的離線模擬調(diào)試   亦稱為實(shí)驗(yàn)室預(yù)調(diào)試。接入模擬器，按照生產(chǎn)運(yùn)行過程中各工藝設(shè)備、檢測(cè)裝置、操作開關(guān)動(dòng)作次序，投入接在相應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)上的模擬開關(guān)，檢查PLC裝置接受上述模擬信號(hào)后執(zhí)行程序處理產(chǎn)生輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈點(diǎn)滅的動(dòng)作，以確認(rèn)應(yīng)用程序是否與工藝規(guī)定的控制功能要求相符。有時(shí)也可在應(yīng)用程序后附加一些調(diào)試程序，以軟件程序模擬某些工藝設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作，部分代替模擬器上手動(dòng)開關(guān)過程，以適應(yīng)較大的被控系統(tǒng)的調(diào)試，減少調(diào)試人員的開關(guān)撥動(dòng)次數(shù)。

應(yīng)用程序的綜合模擬調(diào)試   系指實(shí)際接入生產(chǎn)線上電氣設(shè)備，在生產(chǎn)線設(shè)備動(dòng)力源(電機(jī)主回路電源、液壓設(shè)備壓力源、氣動(dòng)設(shè)備氣源等)斷開的情況下所進(jìn)行的程序試驗(yàn)。調(diào)試方法和常規(guī)電控系統(tǒng)中的繼電動(dòng)作程序試驗(yàn)相同。該項(xiàng)調(diào)試是對(duì)PLC輸入／輸出通道、應(yīng)用程序、電氣控制裝置和電氣回路構(gòu)成所進(jìn)行的綜合性檢查調(diào)試，也包含對(duì)硬件設(shè)備與軟件程序間匹配協(xié)調(diào)的檢查與調(diào)整。

數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的調(diào)試   指對(duì)PLC與上級(jí)計(jì)算機(jī)或多臺(tái)PLC之間數(shù)據(jù)傳送通訊功能的檢查試驗(yàn)。預(yù)調(diào)試時(shí)，通過編程器檢查通訊程序，應(yīng)符合規(guī)定的格式，輸入調(diào)試程序使PLC與相關(guān)設(shè)備間進(jìn)行通訊，在收發(fā)兩端檢查通訊信息的對(duì)應(yīng)性，以確認(rèn)通訊通道選擇、通訊程序、信息傳送及應(yīng)答關(guān)系的正確性。綜合模擬調(diào)試時(shí)，直接對(duì)系統(tǒng)模擬運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的過程信號(hào)的通訊狀況進(jìn)行測(cè)試，以對(duì)經(jīng)通訊系統(tǒng)進(jìn)行的遙控、監(jiān)視、管理等控制程序的功能進(jìn)行確認(rèn)。

無負(fù)荷綜合調(diào)試   對(duì)PLC控制系統(tǒng)軟件(程序)與硬件設(shè)備動(dòng)作功能的總體檢查調(diào)試。投入生產(chǎn)工藝線各設(shè)備動(dòng)力源，按生產(chǎn)工藝所規(guī)定的各種運(yùn)行方式，逐一作無負(fù)荷試運(yùn)行。除少數(shù)在無負(fù)荷運(yùn)算階段無法獲得的檢測(cè)信號(hào)(如溫度、重量和料位等)可以用模擬方法給出之外，生產(chǎn)工藝線所有機(jī)電設(shè)備均作實(shí)際運(yùn)行，與PLC進(jìn)行實(shí)際的輸入輸出信號(hào)接口。確認(rèn)工藝線各設(shè)備動(dòng)作順序與范圍，測(cè)定運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)軟件或硬件設(shè)備中有關(guān)參數(shù)作出調(diào)整。為保證調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果的正確性，試驗(yàn)對(duì)工藝設(shè)備運(yùn)行循環(huán)的次數(shù)，即應(yīng)用程序循環(huán)執(zhí)行的考驗(yàn)次數(shù)，對(duì)不同的生產(chǎn)工藝過程是有不同要求的。PLC應(yīng)用程序中常設(shè)有設(shè)備運(yùn)行時(shí)間監(jiān)控程序(watch dog)作為運(yùn)行故障報(bào)警監(jiān)控的主要手段，無負(fù)荷試運(yùn)行階段，要參照設(shè)備的動(dòng)作的實(shí)際情況，對(duì)該監(jiān)視時(shí)間值作出整定，并通過模擬故障予以確認(rèn)。

投料試運(yùn)行   實(shí)際帶上生產(chǎn)負(fù)荷后的試運(yùn)行，是對(duì)無負(fù)荷調(diào)試階段不能進(jìn)行的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以根據(jù)系統(tǒng)帶負(fù)荷運(yùn)行后出現(xiàn)的變化對(duì)系統(tǒng)軟硬件參數(shù)進(jìn)行微調(diào)或修正。對(duì)應(yīng)用軟件調(diào)試時(shí)，必須對(duì)每一步變動(dòng)、更改作出記錄說明，修正前后的程序均應(yīng)存盤保存，直至全系統(tǒng)運(yùn)行正?？煽?，應(yīng)用程序得到最終的確認(rèn)。

調(diào)試資料的整理   除對(duì)常規(guī)電氣設(shè)備調(diào)試資料進(jìn)行整理外，還應(yīng)對(duì)PLC調(diào)試結(jié)果資料加以整理和完善，以便生產(chǎn)維護(hù)和技術(shù)改進(jìn)。調(diào)試資料包括：最終通過的應(yīng)用程序，通訊程序(以程序清單或磁盤記錄形式提出)，輸入／輸出接口表，存貯器分配及占用表，接口點(diǎn)、中間狀態(tài)單元、數(shù)據(jù)單元及程序功能塊的查詢檢索資料等。