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

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

1 調(diào)試步驟與方法

    PLC 系統(tǒng)的程序調(diào)試可分為以下三個(gè)步驟。

    1.1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試

    在實(shí)驗(yàn)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(fù)輸出線圈、各種參數(shù)值是否超出設(shè)定范圍及基本語法錯(cuò)誤。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的任何錯(cuò)誤均顯示相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼, 調(diào)試人員可查找用戶手冊(cè)確定錯(cuò)誤內(nèi)容并及時(shí)修改。

    編程器只與PLC 主機(jī)在線聯(lián)絡(luò), 此時(shí)可以檢查通信口參數(shù)的設(shè)置、PLC和I/O狀態(tài)設(shè)置, 還可將各控制功能程序塊提出, 排除其它程序的干擾, 對(duì)輸入信號(hào)和中間接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)強(qiáng)制, 觀察相應(yīng)的輸出接點(diǎn)變化是否滿足程序設(shè)計(jì)的邏輯要求, 對(duì)程序邏輯進(jìn)行初步檢查。

    由于實(shí)驗(yàn)室調(diào)試只需編程器和Pl刃主機(jī), 設(shè)備較少, 接線簡(jiǎn)單, 調(diào)試非常方便, 可對(duì)程序中各功能單元進(jìn)行局部測(cè)試。

    1.2 制造廠調(diào)試

    在程控設(shè)備成套廠對(duì)整個(gè)PLC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)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(yùn)行。同時(shí)檢查實(shí)際PLC系統(tǒng)與程序“ 通信管理表I/Omap”中遠(yuǎn)程站及站中模塊的設(shè)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(gè)PLC系統(tǒng)的配置基本確定。

    接下來用撥碼開關(guān)制成仿真器連接到輸入模塊的接點(diǎn)上, 然后根據(jù)輸人信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)反饋信號(hào)( 如限位開關(guān)的通斷) 的先后順序撥動(dòng)相應(yīng)的開關(guān), 模擬實(shí)際運(yùn)行情況, 將實(shí)驗(yàn)室調(diào)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(yīng)的順序輸出, 以此考核H 尤的編程動(dòng)作是否滿足邏輯要求。調(diào)試時(shí)同樣應(yīng)充分考慮各種可能情況, 在系統(tǒng)不同的工作方式下, 對(duì)邏輯圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線都應(yīng)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(jì)時(shí)器設(shè)定值較大, 為縮短調(diào)試時(shí)間, 程序調(diào)試時(shí)可將設(shè)定值減小, 待模擬調(diào)試結(jié)束后再寫人其實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí), PLC之外的其它控制設(shè)備(如控制臺(tái)、繼電器屏等) 的制作、接線工作可同時(shí)進(jìn)行, 以縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)制造廠調(diào)試后, 應(yīng)用程序的整體邏輯功能可認(rèn)為基本通過。

    1.3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

    PLC裝置在現(xiàn)場(chǎng)安裝后, 要進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試, 將程控系統(tǒng)與檢測(cè)設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起, 通過實(shí)際操作觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài), 并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)行人員的要求對(duì)所編程序進(jìn)行修改, 使之與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更為緊密地結(jié)合在一起, 直至整個(gè)程控系統(tǒng)良好運(yùn)行。這一方面要求調(diào)試人員對(duì)程序邏輯十分清楚, 另一方面還要熟悉所有被控設(shè)備的工作原理。這部分工作量比較大, 也是程序調(diào)試的關(guān)鍵。下面以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例, 進(jìn)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí), 首先對(duì)皮帶傳感器信號(hào)、擋板到位信號(hào)、犁煤器上下位信號(hào)、高低煤位信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)等所有現(xiàn)場(chǎng)輸人信號(hào)線路進(jìn)行測(cè)試。由現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來模擬信號(hào), 在控制室中依次觀察對(duì)應(yīng)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(duì)輸出信號(hào)線路的測(cè)試可以在編程器中對(duì)設(shè)備啟停、犁煤器抬落等輸出信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)制, 然后順序觀察輸出模塊、輸出繼電器及就地接點(diǎn)的狀態(tài), 并保持一致。

    經(jīng)過上述輸入、輸出信號(hào)測(cè)試即可保證程控系統(tǒng)接線正確無誤, 下一步對(duì)整個(gè)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行程序調(diào)試, 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況, 對(duì)程序作出相應(yīng)修改, 最終得到針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的應(yīng)用程序。

    現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到到貨設(shè)備與原設(shè)計(jì)不一致的情況, 此時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)備的原理接線對(duì)其控制程序進(jìn)行修改, 同時(shí)還應(yīng)全面考慮對(duì)與之有聯(lián)鎖關(guān)系的其它設(shè)備是否產(chǎn)生影響; 另外, 當(dāng)某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)不可靠時(shí)可以考慮采用其它信號(hào)代替, 如速度信號(hào)對(duì)皮帶來說必不可少, 但經(jīng)常工作不穩(wěn)定, 這時(shí)可采用運(yùn)行信號(hào)加一定時(shí)間的延時(shí)來代替。雖然從本質(zhì)上講兩者有一定差別, 但從實(shí)際運(yùn)行效果出發(fā), 這種替代做法尚行得通; 暫停I/O服務(wù)指令可通過程序?qū)⒖刂破髋c現(xiàn)場(chǎng)隔開, 免除拆除接線或切除外部電源, 給調(diào)試程序帶來極大方便。用戶程序必須經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn), 才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工。

2 數(shù)字濾波與軟件容錯(cuò)技術(shù)在程序調(diào)試中的應(yīng)用

    PLC現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中, 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)意想不到的干擾信號(hào), 給實(shí)時(shí)控制和測(cè)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(jì)算速度快的特點(diǎn), 充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢(shì), 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(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)技術(shù)是程序調(diào)試中兩種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。

    2.1 數(shù)字濾波

    對(duì)于較低信噪比的模擬量信號(hào), 常常因現(xiàn)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(jì)算, 就會(huì)產(chǎn)生較大誤差, 因此本人采用了數(shù)字濾波方法。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡x散的數(shù)字量信號(hào),然后將形成的數(shù)據(jù)按時(shí)間序列存人PLC內(nèi)存, 再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理, 濾去噪聲部分獲得單純信號(hào)。實(shí)用的數(shù)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(yīng)用中可單獨(dú)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。

    再以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例, 筆者在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)對(duì)設(shè)備工作電流、皮帶秤煤量、碎煤機(jī)溫度及振動(dòng)、煤倉煤位等模擬量信號(hào)采取了平均值濾波的方法進(jìn)行預(yù)處理, 對(duì)輸人信號(hào)采用10次采樣值的平均值來代替當(dāng)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(cuò)

    由于電廠輸煤系統(tǒng)及其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣, I/O信號(hào)傳送距離也較長(zhǎng), 常常會(huì)使傳送的信號(hào)產(chǎn)生錯(cuò)誤, 出現(xiàn)一些程序編制時(shí)考慮不到的干擾信號(hào)。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性, 使PLC在信號(hào)出錯(cuò)的情況下能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤, 并能排除錯(cuò)誤的影響繼續(xù)工作, 筆者在火電廠輸煤程控系統(tǒng)調(diào)試中采取了以下軟件容錯(cuò)措施:

    在目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)不是完全可靠的情況下,對(duì)于非嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的故障信號(hào), 為防止輸人接點(diǎn)的抖動(dòng)或接觸不良而產(chǎn)生“ 偽報(bào)警” , 在程序調(diào)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(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。如皮帶的打滑、跑偏等信號(hào), 最后在調(diào)試時(shí)均設(shè)定不同時(shí)間的延時(shí);

    充分利用各種信號(hào)間的組合邏輯關(guān)系構(gòu)成條件判斷, 使個(gè)別信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí), 不會(huì)因錯(cuò)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(guān)等故障信號(hào)均與皮帶運(yùn)行信號(hào)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(hào)則可能無法啟動(dòng)皮帶。這種方法在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)具有很大的靈活性;

    在國(guó)內(nèi)一些輸煤控制程序中, 皮帶的啟、停信號(hào), 犁煤器的抬犁、落犁等輸出信號(hào)普遍采用定時(shí)脈沖信號(hào), 這樣容易造成信號(hào)保持與設(shè)備響應(yīng)之間的不協(xié)調(diào), 即設(shè)備已經(jīng)響應(yīng)但信號(hào)仍然保持, 或設(shè)備尚未響應(yīng)但信號(hào)已經(jīng)消失。本文采用設(shè)備到位的反饋信號(hào)來切斷動(dòng)作回路, 有效地解決了某些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作不可靠的問題。通過設(shè)備對(duì)輸出信號(hào)的響應(yīng)切斷其控制回路, 使控制軟件與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更為緊密地結(jié)合起來。

    出于在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)系統(tǒng)硬件配置已經(jīng)確定, 對(duì)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(jì)算機(jī)軟件優(yōu)勢(shì), 經(jīng)濟(jì)實(shí)用, 可根據(jù)不同的具體情況采用不同的容錯(cuò)技術(shù), 使用方便、靈活, 可作為硬件容錯(cuò)的補(bǔ)充, 進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾能力?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用表明, 數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)技術(shù)在程序調(diào)試中必不可少, 且行之有效。

3 結(jié)論

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