plc程控系統的程序調試

　　近年來(lái)， 隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高， 適用于開(kāi)關(guān)量邏輯順控的PLC無(wú)得到了廣泛應用， 有關(guān)PLC的應用研究也大量出現。但這些研究成果大多局限于PLC在各種控制場(chǎng)合中的應用情況， 如控制系統構成、基本性能等， 而PLC程控系統的程序調試則少有涉及。

　　程序調試是程控系統投人運行前的重要階段， 通過(guò)程序調試對系統的組態(tài)及邏輯功能逐步進(jìn)行修改和完善， 以更好地滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際運行要求。就筆者掌握的情況來(lái)看， 目前不少調試人員不是把程序調試作為一項系統性工作來(lái)對待， 而是隨心所欲， 未能對各種運行情況給予全面考慮， 給現場(chǎng)安全運行帶來(lái)了隱患。本文結全筆者對PLC程控系統的實(shí)際調試經(jīng)驗， 提出了一套完整的調試方法， 在用戶(hù)程序編制以后， 分階段依次進(jìn)行實(shí)驗室調試、制造廠(chǎng)調試和現場(chǎng)調試。調試手段由淺入深， 有效避免了問(wèn)題的發(fā)生， 并與設備制造工期相配合， 具有調試時(shí)間短、調試成本低的特點(diǎn)。

　　1 調試步驟與方法

　　PLC 系統的程序調試可分為以下三個(gè)步驟。

　　1.1 實(shí)驗室調試

　　在實(shí)驗室中即可進(jìn)行， 主要完成以下工作：

　　編程器不與PLC 相連， 僅在離線(xiàn)狀態(tài)下， 通過(guò)使用編程軟件中的“ 文件檢查” 功能檢查程序是否與其組態(tài)相匹配、是否有重復輸出線(xiàn)圈、各種參數值是否超出設定范圍及基本語(yǔ)法錯誤。調試中發(fā)現的任何錯誤均顯示相應的錯誤代碼， 調試人員可查找用戶(hù)手冊確定錯誤內容并及時(shí)修改。

　　編程器只與PLC 主機在線(xiàn)聯(lián)絡(luò )， 此時(shí)可以檢查通信口參數的設置、PLC和I/O狀態(tài)設置， 還可將各控制功能程序塊提出， 排除其它程序的干擾， 對輸入信號和中間接點(diǎn)信號進(jìn)行狀態(tài)強制， 觀(guān)察相應的輸出接點(diǎn)變化是否滿(mǎn)足程序設計的邏輯要求， 對程序邏輯進(jìn)行初步檢查。

　　由于實(shí)驗室調試只需編程器和Pl刃主機， 設備較少， 接線(xiàn)簡(jiǎn)單， 調試非常方便， 可對程序中各功能單元進(jìn)行局部測試。

　　1.2 制造廠(chǎng)調試

　　在程控設備成套廠(chǎng)對整個(gè)PLC系統進(jìn)行調試。首先， 待系統上電后， 通過(guò)觀(guān)察CPU模塊和各接口模塊的指示燈， 檢查CPU和總線(xiàn)接口的狀態(tài)是否正常， 系統能否正常運行。同時(shí)檢查實(shí)際PLC系統與程序“ 通信管理表I/Omap”中遠程站及站中模塊的設置是否一致， 以及系統的通信配置是否滿(mǎn)足要求。至此， 整個(gè)PLC系統的配置基本確定。

　　接下來(lái)用撥碼開(kāi)關(guān)制成仿真器連接到輸入模塊的接點(diǎn)上， 然后根據輸人信號、現場(chǎng)反饋信號（ 如限位開(kāi)關(guān)的通斷） 的先后順序撥動(dòng)相應的開(kāi)關(guān)， 模擬實(shí)際運行情況， 將實(shí)驗室調試完畢的各控制功能程序塊連接起來(lái)， 并觀(guān)察編程器及輸出模塊上是否有相應的順序輸出， 以此考核H 尤的編程動(dòng)作是否滿(mǎn)足邏輯要求。調試時(shí)同樣應充分考慮各種可能情況， 在系統不同的工作方式下， 對邏輯圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線(xiàn)都應逐一檢查， 直至在各種可能情況下輸人與輸出之間的關(guān)系完全符合邏輯要求。在程序編制時(shí)有些計時(shí)器設定值較大， 為縮短調試時(shí)間， 程序調試時(shí)可將設定值減小， 待模擬調試結束后再寫(xiě)人其實(shí)際設定值。在設計和模擬調試程序的同時(shí)， PLC之外的其它控制設備（如控制臺、繼電器屏等） 的制作、接線(xiàn)工作可同時(shí)進(jìn)行， 以縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)制造廠(chǎng)調試后， 應用程序的整體邏輯功能可認為基本通過(guò)。

　　1.3 現場(chǎng)調試

　　PLC裝置在現場(chǎng)安裝后， 要進(jìn)行聯(lián)機調試， 將程控系統與檢測設備及執行機構連接在一起， 通過(guò)實(shí)際操作觀(guān)測現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)， 并根據現場(chǎng)實(shí)際情況及運行人員的要求對所編程序進(jìn)行修改， 使之與現場(chǎng)設備更為緊密地結合在一起， 直至整個(gè)程控系統良好運行。這一方面要求調試人員對程序邏輯十分清楚， 另一方面還要熟悉所有被控設備的工作原理。這部分工作量比較大， 也是程序調試的關(guān)鍵。下面以火電廠(chǎng)輸煤程控系統為例， 進(jìn)行具體分析說(shuō)明。

　　程控系統外圍接口檢查

　　在火電廠(chǎng)輸煤程控系統進(jìn)行現場(chǎng)調試時(shí)， 首先對皮帶傳感器信號、擋板到位信號、犁煤器上下位信號、高低煤位信號及設備狀態(tài)等所有現場(chǎng)輸人信號線(xiàn)路進(jìn)行測試。由現場(chǎng)發(fā)來(lái)模擬信號， 在控制室中依次觀(guān)察對應的輸人繼電器、輸人模塊及編程器中該接點(diǎn)的狀態(tài)是否一致。如不一致可順序排查找出故障點(diǎn)， 并及時(shí)排除。

　　對輸出信號線(xiàn)路的測試可以在編程器中對設備啟停、犁煤器抬落等輸出信號進(jìn)行強制， 然后順序觀(guān)察輸出模塊、輸出繼電器及就地接點(diǎn)的狀態(tài)， 并保持一致。

　　經(jīng)過(guò)上述輸入、輸出信號測試即可保證程控系統接線(xiàn)正確無(wú)誤， 下一步對整個(gè)輸煤系統進(jìn)行程序調試， 根據現場(chǎng)設備的實(shí)際運行情況， 對程序作出相應修改， 最終得到針對現場(chǎng)設備的應用程序。

　　現場(chǎng)調試時(shí)經(jīng)常遇到到貨設備與原設計不一致的情況， 此時(shí)應根據實(shí)際設備的原理接線(xiàn)對其控制程序進(jìn)行修改， 同時(shí)還應全面考慮對與之有聯(lián)鎖關(guān)系的其它設備是否產(chǎn)生影響; 另外， 當某個(gè)現場(chǎng)信號不可靠時(shí)可以考慮采用其它信號代替， 如速度信號對皮帶來(lái)說(shuō)必不可少， 但經(jīng)常工作不穩定， 這時(shí)可采用運行信號加一定時(shí)間的延時(shí)來(lái)代替。雖然從本質(zhì)上講兩者有一定差別， 但從實(shí)際運行效果出發(fā)， 這種替代做法尚行得通; 暫停I/O服務(wù)指令可通過(guò)程序將控制器與現場(chǎng)隔開(kāi)， 免除拆除接線(xiàn)或切除外部電源， 給調試程序帶來(lái)極大方便。用戶(hù)程序必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運行考驗， 才可以投入實(shí)際現場(chǎng)工。

　　2 數字濾波與軟件容錯技術(shù)在程序調試中的應用

　　PLC現場(chǎng)調試過(guò)程中， 經(jīng)常會(huì )出現意想不到的干擾信號， 給實(shí)時(shí)控制和測量系統帶來(lái)一定偏差。除采用硬件措施提高系統的抗干擾能力外， 筆者還利用PLC計算速度快的特點(diǎn)， 充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢， 保證系統既不因干擾而停止工作， 又能滿(mǎn)足工程所要求的精度和速度， 其中數字濾波和軟件容錯技術(shù)是程序調試中兩種經(jīng)濟、有效的方法。

　　2.1 數字濾波

　　對于較低信噪比的模擬量信號， 常常因現場(chǎng)瞬時(shí)干擾而產(chǎn)生較大波動(dòng)， 如果僅用瞬時(shí)采樣值進(jìn)行控制計算， 就會(huì )產(chǎn)生較大誤差， 因此本人采用了數字濾波方法?，F場(chǎng)信號經(jīng)A/D轉換后變?yōu)殡x散的數字量信號，然后將形成的數據按時(shí)間序列存人PLC內存， 再利用數字濾波程序對其進(jìn)行處理， 濾去噪聲部分獲得單純信號。實(shí)用的數字濾波方法有： 平均算法濾波、峰值剔除濾波和中值濾波三種方法， 在實(shí)際應用中可單獨使用某一種方法， 也可幾種方法同時(shí)使用， 以收到更好的效果。其在控制系統中的位置如圖1所示。

　　再以火電廠(chǎng)輸煤程控系統為例， 筆者在現場(chǎng)調試時(shí)對設備工作電流、皮帶秤煤量、碎煤機溫度及振動(dòng)、煤倉煤位等模擬量信號采取了平均值濾波的方法進(jìn)行預處理， 對輸人信號采用10次采樣值的平均值來(lái)代替當前值， 但并不是通常的每采樣10次求一次平均值，而是每采樣一次就與最近的9次歷史采樣值相加， 即

　　2.2 軟件容錯

　　由于電廠(chǎng)輸煤系統及其它工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣， I/O信號傳送距離也較長(cháng)， 常常會(huì )使傳送的信號產(chǎn)生錯誤， 出現一些程序編制時(shí)考慮不到的干擾信號。為提高系統運行的可靠性， 使PLC在信號出錯的情況下能發(fā)現錯誤， 并能排除錯誤的影響繼續工作， 筆者在火電廠(chǎng)輸煤程控系統調試中采取了以下軟件容錯措施：

　　在目前現場(chǎng)設備信號不是完全可靠的情況下，對于非嚴重影響設備運行的故障信號， 為防止輸人接點(diǎn)的抖動(dòng)或接觸不良而產(chǎn)生“ 偽報警” ， 在程序調試時(shí)采取不同時(shí)間的延時(shí)判斷。若延時(shí)后仍不消失， 再執行相應動(dòng)作。如皮帶的打滑、跑偏等信號， 最后在調試時(shí)均設定不同時(shí)間的延時(shí);

　　充分利用各種信號間的組合邏輯關(guān)系構成條件判斷， 使個(gè)別信號出現錯誤時(shí)， 不會(huì )因錯誤判斷而影響系統正常的邏輯功能， 使程序能夠順利執行下去。

　　如皮帶的打滑、跑偏及拉繩開(kāi)關(guān)等故障信號均與皮帶運行信號串聯(lián)使用， 即只有皮帶啟動(dòng)后才能發(fā)揮作用。若單純使用故障信號則可能無(wú)法啟動(dòng)皮帶。這種方法在現場(chǎng)調試時(shí)具有很大的靈活性;

　　在國內一些輸煤控制程序中， 皮帶的啟、停信號， 犁煤器的抬犁、落犁等輸出信號普遍采用定時(shí)脈沖信號， 這樣容易造成信號保持與設備響應之間的不協(xié)調， 即設備已經(jīng)響應但信號仍然保持， 或設備尚未響應但信號已經(jīng)消失。本文采用設備到位的反饋信號來(lái)切斷動(dòng)作回路， 有效地解決了某些現場(chǎng)設備動(dòng)作不可靠的問(wèn)題。通過(guò)設備對輸出信號的響應切斷其控制回路， 使控制軟件與現場(chǎng)設備更為緊密地結合起來(lái)。

　　出于在現場(chǎng)調試時(shí)系統硬件配置已經(jīng)確定， 對其增加和修改都比較困難， 而從軟件方面考慮無(wú)須增加任何硬件， 可充分發(fā)揮計算機軟件優(yōu)勢， 經(jīng)濟實(shí)用， 可根據不同

　　出于在現場(chǎng)調試時(shí)系統硬件配置已經(jīng)確定， 對其增加和修改都比較困難， 而從軟件方面考慮無(wú)須增加任何硬件， 可充分發(fā)揮計算機軟件優(yōu)勢， 經(jīng)濟實(shí)用， 可根據不同的具體情況采用不同的容錯技術(shù)， 使用方便、靈活， 可作為硬件容錯的補充， 進(jìn)一步提高系統抗干擾能力?，F場(chǎng)實(shí)際應用表明， 數字濾波和軟件容錯技術(shù)在程序調試中必不可少， 且行之有效。

　　3 結論

　　上述PLC系統調試方法雖然以火電廠(chǎng)輸煤程控系統的調試經(jīng)驗為依據， 但同樣適用于其它控制場(chǎng)合及不同規模的程控系統， 因此具有廣泛的推廣應用價(jià)值。若能?chē)栏癜凑找陨险{試步驟， 并合理運用各種調試方法， 將有助于解決調試過(guò)程中遇到的各類(lèi)問(wèn)題， 提高調試效率， 收到事半功倍的效果。