plc程控系統(tǒng)的程序調試

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

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

　　1 調試步驟與方法

　　PLC 系統(tǒng)的程序調試可分為以下三個步驟。

　　1.1 實驗室調試

　　在實驗室中即可進行， 主要完成以下工作：

　　編程器不與PLC 相連， 僅在離線狀態(tài)下， 通過使用編程軟件中的“ 文件檢查” 功能檢查程序是否與其組態(tài)相匹配、是否有重復輸出線圈、各種參數值是否超出設定范圍及基本語法錯誤。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手冊確定錯誤內容并及時修改。

　　編程器只與PLC 主機在線聯(lián)絡， 此時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信號進行狀態(tài)強制， 觀察相應的輸出接點變化是否滿足程序設計的邏輯要求， 對程序邏輯進行初步檢查。

　　由于實驗室調試只需編程器和Pl刃主機， 設備較少， 接線簡單， 調試非常方便， 可對程序中各功能單元進行局部測試。

　　1.2 制造廠調試

　　在程控設備成套廠對整個PLC系統(tǒng)進行調試。首先， 待系統(tǒng)上電后， 通過觀察CPU模塊和各接口模塊的指示燈， 檢查CPU和總線接口的狀態(tài)是否正常， 系統(tǒng)能否正常運行。同時檢查實際PLC系統(tǒng)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(tǒng)的通信配置是否滿足要求。至此， 整個PLC系統(tǒng)的配置基本確定。

　　接下來用撥碼開關制成仿真器連接到輸入模塊的接點上， 然后根據輸人信號、現場反饋信號（ 如限位開關的通斷） 的先后順序撥動相應的開關， 模擬實際運行情況， 將實驗室調試完畢的各控制功能程序塊連接起來， 并觀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 尤的編程動作是否滿足邏輯要求。調試時同樣應充分考慮各種可能情況， 在系統(tǒng)不同的工作方式下， 對邏輯圖中的每一條支路、各種可能的進展路線都應逐一檢查， 直至在各種可能情況下輸人與輸出之間的關系完全符合邏輯要求。在程序編制時有些計時器設定值較大， 為縮短調試時間， 程序調試時可將設定值減小， 待模擬調試結束后再寫人其實際設定值。在設計和模擬調試程序的同時， PLC之外的其它控制設備（如控制臺、繼電器屏等） 的制作、接線工作可同時進行， 以縮短生產周期。經制造廠調試后， 應用程序的整體邏輯功能可認為基本通過。

　　1.3 現場調試

　　PLC裝置在現場安裝后， 要進行聯(lián)機調試， 將程控系統(tǒng)與檢測設備及執(zhí)行機構連接在一起， 通過實際操作觀測現場設備的運行狀態(tài)， 并根據現場實際情況及運行人員的要求對所編程序進行修改， 使之與現場設備更為緊密地結合在一起， 直至整個程控系統(tǒng)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， 也是程序調試的關鍵。下面以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例， 進行具體分析說明。

　　程控系統(tǒng)外圍接口檢查

　　在火電廠輸煤程控系統(tǒng)進行現場調試時， 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)等所有現場輸人信號線路進行測試。由現場發(fā)來模擬信號， 在控制室中依次觀察對應的輸人繼電器、輸人模塊及編程器中該接點的狀態(tài)是否一致。如不一致可順序排查找出故障點， 并及時排除。

　　對輸出信號線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行強制， 然后順序觀察輸出模塊、輸出繼電器及就地接點的狀態(tài)， 并保持一致。

　　經過上述輸入、輸出信號測試即可保證程控系統(tǒng)接線正確無誤， 下一步對整個輸煤系統(tǒng)進行程序調試， 根據現場設備的實際運行情況， 對程序作出相應修改， 最終得到針對現場設備的應用程序。

　　現場調試時經常遇到到貨設備與原設計不一致的情況， 此時應根據實際設備的原理接線對其控制程序進行修改， 同時還應全面考慮對與之有聯(lián)鎖關系的其它設備是否產生影響; 另外， 當某個現場信號不可靠時可以考慮采用其它信號代替， 如速度信號對皮帶來說必不可少， 但經常工作不穩(wěn)定， 這時可采用運行信號加一定時間的延時來代替。雖然從本質上講兩者有一定差別， 但從實際運行效果出發(fā)， 這種替代做法尚行得通; 暫停I/O服務指令可通過程序將控制器與現場隔開， 免除拆除接線或切除外部電源， 給調試程序帶來極大方便。用戶程序必須經過一定時間的運行考驗， 才可以投入實際現場工。

　　2 數字濾波與軟件容錯技術在程序調試中的應用

　　PLC現場調試過程中， 經常會出現意想不到的干擾信號， 給實時控制和測量系統(tǒng)帶來一定偏差。除采用硬件措施提高系統(tǒng)的抗干擾能力外， 筆者還利用PLC計算速度快的特點， 充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢， 保證系統(tǒng)既不因干擾而停止工作， 又能滿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是程序調試中兩種經濟、有效的方法。

　　2.1 數字濾波

　　對于較低信噪比的模擬量信號， 常常因現場瞬時干擾而產生較大波動， 如果僅用瞬時采樣值進行控制計算， 就會產生較大誤差， 因此本人采用了數字濾波方法。現場信號經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間序列存人PLC內存， 再利用數字濾波程序對其進行處理， 濾去噪聲部分獲得單純信號。實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， 在實際應用中可單獨使用某一種方法， 也可幾種方法同時使用， 以收到更好的效果。其在控制系統(tǒng)中的位置如圖1所示。

　　再以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例， 筆者在現場調試時對設備工作電流、皮帶秤煤量、碎煤機溫度及振動、煤倉煤位等模擬量信號采取了平均值濾波的方法進行預處理， 對輸人信號采用10次采樣值的平均值來代替當前值， 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

　　由于電廠輸煤系統(tǒng)及其它工業(yè)現場環(huán)境通常比較惡劣， I/O信號傳送距離也較長， 常常會使傳送的信號產生錯誤， 出現一些程序編制時考慮不到的干擾信號。為提高系統(tǒng)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(xù)工作， 筆者在火電廠輸煤程控系統(tǒng)調試中采取了以下軟件容錯措施：

　　在目前現場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， 為防止輸人接點的抖動或接觸不良而產生“ 偽報警” ， 在程序調試時采取不同時間的延時判斷。若延時后仍不消失， 再執(zhí)行相應動作。如皮帶的打滑、跑偏等信號， 最后在調試時均設定不同時間的延時;

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

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

　　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， 即設備已經響應但信號仍然保持， 或設備尚未響應但信號已經消失。本文采用設備到位的反饋信號來切斷動作回路， 有效地解決了某些現場設備動作不可靠的問題。通過設備對輸出信號的響應切斷其控制回路， 使控制軟件與現場設備更為緊密地結合起來。

　　出于在現場調試時系統(tǒng)硬件配置已經確定， 對其增加和修改都比較困難， 而從軟件方面考慮無須增加任何硬件， 可充分發(fā)揮計算機軟件優(yōu)勢， 經濟實用， 可根據不同

　　出于在現場調試時系統(tǒng)硬件配置已經確定， 對其增加和修改都比較困難， 而從軟件方面考慮無須增加任何硬件， 可充分發(fā)揮計算機軟件優(yōu)勢， 經濟實用， 可根據不同的具體情況采用不同的容錯技術， 使用方便、靈活， 可作為硬件容錯的補充， 進一步提高系統(tǒng)抗干擾能力?，F場實際應用表明， 數字濾波和軟件容錯技術在程序調試中必不可少， 且行之有效。

　　3 結論

　　上述PLC系統(tǒng)調試方法雖然以火電廠輸煤程控系統(tǒng)的調試經驗為依據， 但同樣適用于其它控制場合及不同規(guī)模的程控系統(tǒng)， 因此具有廣泛的推廣應用價值。若能嚴格按照以上調試步驟， 并合理運用各種調試方法， 將有助于解決調試過程中遇到的各類問題， 提高調試效率， 收到事半功倍的效果。