摘 要： 可編程控制器（PLC）的應(yīng)用越來(lái)越多，調(diào)試前應(yīng)該做哪些工作，I/O端子的調(diào)試和系統(tǒng)的調(diào)試的方法，調(diào)試時(shí)候應(yīng)該注意什么問(wèn)題，這些機(jī)電專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員都應(yīng)該把握住。
　　關(guān)鍵詞： 可編程控制器（PLC） I/O端子 系統(tǒng) 調(diào)試
　　
　　可編程控制器（PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等顯著的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、礦山、石油化工、輕工、交通等所有工業(yè)行業(yè)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之首。隨著PLC控制應(yīng)用的普及，PLC產(chǎn)品數(shù)量越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。三菱（MITSUBISHI）公司是日本生產(chǎn)可編程控制器的主要生產(chǎn)廠家之一，其PLC可分為F系列、FX系列、A系列、Q系列和ALPHA系列。德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子與電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程控制器在歐洲具有領(lǐng)先水平。SIMATICS7系列是西門(mén)子公司于1996年推出的新型PLC產(chǎn)品，它包括S7-200、中型S7-300、大型S7-400等系列。美國(guó)ROCKWE1公司所屬A-B（ALLEN—BRDLEY）公司是世界上著名的PLC制造商。其產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊全，大中型有PLC-5系列、小型機(jī)有PLC500系列，微型機(jī)有MICRO系列?？删幊炭刂破鳎≒LC）是在繼電器接觸器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著微機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了PLC在世界范圍內(nèi)的發(fā)展，其功能越來(lái)越全面，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，已廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中。我國(guó)自七十年代末開(kāi)始對(duì)PLC進(jìn)行研究、生產(chǎn)和應(yīng)用。隨著國(guó)力的增強(qiáng)和生產(chǎn)力的提高，PLC已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。PLC控制系統(tǒng)程序調(diào)試一般包括：I/O端子測(cè)試和系統(tǒng)調(diào)試兩部分內(nèi)容。
　　一、調(diào)試前期的準(zhǔn)備工作
　　1.調(diào)試前的準(zhǔn)備
　?。?）調(diào)試時(shí)必需的工具：一個(gè)螺絲刀、一臺(tái)萬(wàn)用表，還是必備的。另外，如果要與現(xiàn)場(chǎng)的儀表傳感器進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時(shí)候，還要有一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)，以確定當(dāng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)是完好的。一臺(tái)結(jié)實(shí)的手提電腦，是編程和調(diào)試的必需的工具。有一些常被忽視的小東西，如電工膠帶、熱縮套管、束線帶，等等。如果現(xiàn)場(chǎng)接線已經(jīng)完成了，就要準(zhǔn)備好一些與信號(hào)線相同的電纜和一些固定基座的螺絲。雖然現(xiàn)場(chǎng)的貨物清單可能會(huì)已經(jīng)考慮了備品備件的問(wèn)題，但為了應(yīng)付萬(wàn)一的情況，有些備件最好還是隨身攜帶。首先是PLC的基板（有的成為機(jī)架）、電源、CPU模塊，因?yàn)檫@些是一臺(tái)PLC能夠工作的基礎(chǔ)，如果現(xiàn)場(chǎng)只有一套系統(tǒng)，那么這些模塊就只有一個(gè)，假如沒(méi)有備份的話，一旦出現(xiàn)故障，你的所有的工作都必須停下來(lái)。因此最好帶上一套。其他的I/O模塊和通訊模塊，如果現(xiàn)場(chǎng)只有一個(gè)的，你都要考慮在多帶一個(gè)。對(duì)于那些現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)有兩塊以上的模塊，你就不用考慮自己帶了。
　?。?）索取調(diào)試時(shí)必需的資料，確保自己清晰地理解了要完成的工作目標(biāo)和設(shè)計(jì)者的意圖。不要輕易否定設(shè)計(jì)者的方案，也不要輕易地說(shuō)別人哪里設(shè)計(jì)得不行。方案設(shè)計(jì)中，最容易出問(wèn)題的地方是通訊，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試最麻煩的地方也是通訊，所以對(duì)于通訊的部分，你必須清晰地了解系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并且對(duì)需要進(jìn)行通訊的東西在出發(fā)前就要全部進(jìn)行一遍調(diào)試，而且要確認(rèn)其中的所有需要通訊的模塊是可以通訊的。比如，操作臺(tái)電腦、觸摸屏、PLC、變頻器、其他的PLC、一些智能儀表和儀器，如果這些東西需要通訊的話，你必須要確認(rèn)它們相互之間是可以通訊的，如果你不確認(rèn)的話，就要與廠家聯(lián)絡(luò)，并親自再試一次。如果PLC的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，就要考慮距離和廠家CPU的限制。
　?。?）對(duì)調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)劃，通常應(yīng)當(dāng)采取如下的步驟：1）系統(tǒng)的規(guī)劃；2）I/O模塊選擇與地址設(shè)定；3）梯形圖程序的編寫(xiě)與系統(tǒng)配線；4）梯形圖程序的仿真與修改；5）系統(tǒng)試車(chē)與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)；6）程序注釋和歸檔。以上工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)規(guī)劃可能需要幾天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)規(guī)劃在一個(gè)具有良好的職業(yè)習(xí)慣的編程工程師手中，可能只需要幾個(gè)小時(shí)。
　　2.調(diào)試時(shí)的注意事項(xiàng)
　?。?）熟悉現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及設(shè)備。
　?。?）熟悉電源模塊的配置。例如，電源模塊通常有5A和10A的分別，如果模塊較少，可以選用功率小的電源模塊；如果模塊較多，則應(yīng)該選用大功率的電源模塊。而一般，如果現(xiàn)場(chǎng)儀表需要PLC也供應(yīng)24V直流電源而不是采用外部電源供電（如RTU）的情景，通常CPU所在的機(jī)架上選用大功率的電源比較合理。
　?。?）基座安裝（RACK）時(shí)，在決定控制箱內(nèi)各種控制組件及線槽位置后，要依照?qǐng)D紙所示尺寸，標(biāo)定孔位，鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。在裝上電源供應(yīng)模塊前，必須同時(shí)注意電源線上的接地端有無(wú)與金屬機(jī)殼連結(jié)，若無(wú)則須接上。接地不好的話，會(huì)導(dǎo)致一系列的問(wèn)題，靜電、浪涌、外干擾，等等。由于不接地，往往PLC也能夠工作，因此不少經(jīng)驗(yàn)不足的工程師就誤以為接地不那么重要了。這就像登山的時(shí)候，沒(méi)有系上保護(hù)纜繩一樣，雖然你正常前進(jìn)的時(shí)候，保護(hù)纜繩沒(méi)有任何作用，但一旦你失足的時(shí)候，沒(méi)有那根繩子，你的生命就完結(jié)了。PLC的接地，就相當(dāng)于給PLC系上保護(hù)纜繩。
　　（4）做好靜電的隔離。靜電是無(wú)形的殺手，但可能因?yàn)椴粫?huì)對(duì)人造成生命危險(xiǎn)，所以許多人常常忽視它。在中國(guó)的北方、干燥的場(chǎng)所，人體身上的靜電都是造成靜電損壞電子組件的因素。雖然你被靜電打到的話，只不過(guò)是輕微的酥麻，但這對(duì)PLC和其他任何電子器件就足以致命了。要避免靜電的沖擊有下列三種方式：1）在進(jìn)行維修或更換組件時(shí)，請(qǐng)先碰觸接地的金屬，以去除身上的靜電；2）不要碰觸電路板上的接頭或是IC接腳；3）電子組件不使用時(shí)，請(qǐng)用有隔離靜電的包裝物，將組件放置在里面。想象PLC里的元器件是一個(gè)嬌嫩的嬰兒，而那些靜電會(huì)導(dǎo)致這個(gè)嬰兒死亡，你就會(huì)更容易以正確的態(tài)度對(duì)待這個(gè)問(wèn)題了。
　?。?）檢查接線，這是要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)問(wèn)題，也是十分簡(jiǎn)單但卻幾乎每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)遇到的PLC接線。這往往是經(jīng)驗(yàn)不足的工程師常常忽略的一個(gè)問(wèn)題。其實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試大部分的問(wèn)題和工作量都是在接線方面。有經(jīng)驗(yàn)的工程師首先應(yīng)當(dāng)檢查現(xiàn)場(chǎng)的接線。通常，如果現(xiàn)場(chǎng)接線是由用戶(hù)或者其他的施工人員完成的，則通過(guò)看其接線圖和接線的外觀，就可以對(duì)接線的質(zhì)量有個(gè)大致的判斷。然后要對(duì)所有的接線進(jìn)行一次完整而認(rèn)真的檢查?，F(xiàn)場(chǎng)由于接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調(diào)試之前，一定要認(rèn)真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務(wù)和責(zé)任，而且可以省去你后面大量的時(shí)間。
　　（6）在設(shè)計(jì)交底的過(guò)程中要指出的是，對(duì)于設(shè)計(jì)中的任何變更，你只能提建議，而不是擅自做修改。因?yàn)椋F(xiàn)場(chǎng)工程師的職責(zé)是按照設(shè)計(jì)施工，而不是設(shè)計(jì)。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的任何不合理的東西，你可以提出意見(jiàn)，但必須要等到設(shè)計(jì)變更確認(rèn)書(shū)到你手里后，你才能按照變更后的設(shè)計(jì)工作，盡管這個(gè)變更可能是你的意見(jiàn)。還有，即使最初的設(shè)計(jì)也是你做的，你在變更后，也要通知用戶(hù)，并取得用戶(hù)的書(shū)面同意。
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)修改已經(jīng)運(yùn)行時(shí)常被忽略的一個(gè)問(wèn)題是，工程師忘記將PLC切換到編程模式，雖然這個(gè)錯(cuò)誤不難發(fā)現(xiàn)，但工程師在疏忽時(shí)，往往會(huì)誤以為PLC發(fā)生了故障，因此耽誤了許多時(shí)間。
　　
　　二、I/O端子的調(diào)試
　　1.檢查輸入端子?？刹捎檬謩?dòng)開(kāi)關(guān)、按鈕暫時(shí)代替現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)，逐一對(duì)PLC輸入端子進(jìn)行檢查，PLC輸入端子的指示燈點(diǎn)亮，表示正常;否則，應(yīng)檢查接線或者是I/O點(diǎn)壞。
　　2.檢查輸出端子。可以編寫(xiě)一個(gè)小程序，在輸出電源良好的情況下，檢查所有PLC輸出端子指示燈是否全可以亮。如端子的指示燈可以點(diǎn)亮，表示正常。否則，應(yīng)檢查接線或者是I/O點(diǎn)壞。
　　三、系統(tǒng)的調(diào)試
　　系統(tǒng)調(diào)試又可分為模擬調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試三步，良好的調(diào)試步驟有利于加速總裝調(diào)試的過(guò)程。
　　1.模擬調(diào)試——也稱(chēng)程序初調(diào)
　　在梯形圖程序撰寫(xiě)完成后，一般先作模擬調(diào)試。將程序?qū)懭隤LC，便可先行在PC與OpenPLC系統(tǒng)做在線連接，以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。倘若程序執(zhí)行功能有誤，則必須進(jìn)行除錯(cuò)，并修改梯形圖程序。模擬調(diào)試的基本措施是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境和條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。
　　（1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)相同的PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。
　?。?）軟件模擬法是在PLC中另外編寫(xiě)一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。也可以通過(guò)仿真軟件來(lái)代替PLC硬件在計(jì)算機(jī)上調(diào)試程序。用編程軟件將輸出點(diǎn)強(qiáng)制ON/OFF，觀察對(duì)應(yīng)的控制柜內(nèi)PLC負(fù)載（指示燈，接觸器等）的動(dòng)作是否正常，或?qū)?yīng)的接線端子上的輸出信號(hào)的狀態(tài)變化是否正確。
　　程序調(diào)試過(guò)程中先發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，后進(jìn)行糾錯(cuò)。基本原則是“集中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，集中糾正錯(cuò)誤”，直到滿足設(shè)計(jì)的要求為止調(diào)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)的變化情況。各功能單元調(diào)試完成后，再調(diào)試全部程序，調(diào)試各部分的接口情況，直到滿意為止。程序調(diào)試通常在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，如果程序簡(jiǎn)單或者時(shí)間急也可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。如果在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，必須將可編程控制器系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，可以切斷輸入/輸出模板的外部電源，以免引起機(jī)械設(shè)備動(dòng)作。
　　2.聯(lián)機(jī)調(diào)試——也稱(chēng)程序在線細(xì)調(diào)
　　聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。調(diào)試時(shí)，主電路一定要斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可。方法是把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLC中，把PLC控制單元的工作方式設(shè)置為“RUN”開(kāi)始運(yùn)行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題。在調(diào)試過(guò)程中也可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間使問(wèn)題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問(wèn)題。
　　3.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試——也稱(chēng)設(shè)備調(diào)試
　　PLC現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是指在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，所有設(shè)備都安裝好后，所有連接線都接好后的實(shí)際調(diào)試。也是PLC程序的最后調(diào)試。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的目的是，調(diào)試通過(guò)后，可交給用戶(hù)使用，或試運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試前應(yīng)準(zhǔn)備好硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序，以及調(diào)試大綱。在正式調(diào)試前必須全面檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O連線，等等。在保證整個(gè)硬件連接正確無(wú)誤的情況下即可依大綱，按部就班地一步步推進(jìn)。開(kāi)始調(diào)試時(shí)，設(shè)備可先不運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至了不要帶電?？呻S著調(diào)試的進(jìn)展逐步加電、開(kāi)機(jī)、加載，直到按額定條件運(yùn)轉(zhuǎn)。一般分以下幾步進(jìn)行:（1）對(duì)每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量做單獨(dú)測(cè)試;（2）檢查硬件/修改程序;（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量做綜合測(cè)試;（4）帶設(shè)備調(diào)試;（5）調(diào)試結(jié)束。
　　具體操作過(guò)程如下:
　?。?）要查接線、核對(duì)地址。要逐點(diǎn)進(jìn)行，要確保正確無(wú)誤。可不帶電核對(duì)，那就是查線，較麻煩。也可帶電查，加上信號(hào)后，看電控系統(tǒng)的動(dòng)作情況是否符合設(shè)計(jì)的目的。（2）檢查模擬量輸入輸出?？摧斎胼敵瞿K是否正確，工作是否正常。必要時(shí)，還可用標(biāo)準(zhǔn)儀器檢查輸入輸出的精度。（3）檢查與測(cè)試指示燈。控制面板上如有指示燈，應(yīng)先對(duì)應(yīng)指示燈的顯示進(jìn)行檢查。一方面，查看燈壞了沒(méi)有，另一方面，檢查邏輯關(guān)系是否正確。指示燈是反映系統(tǒng)工作的一面鏡子，先調(diào)好它，將對(duì)進(jìn)一步調(diào)試提供方便。（4）檢查手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)控制邏輯關(guān)系。完成了以上調(diào)試，繼而可進(jìn)行手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)控制邏輯關(guān)系調(diào)試。要查看各個(gè)手動(dòng)控制的輸出點(diǎn)，是否有相應(yīng)的輸出以及與輸出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，然后再看各個(gè)手動(dòng)控制是否能夠?qū)崿F(xiàn)。如有問(wèn)題，立即解決。（5）單周期工作。如系統(tǒng)有單周期工作，就先調(diào)試單周期工作能否實(shí)現(xiàn)。調(diào)試時(shí)可一步步推進(jìn)。直至完成整個(gè)控制周期。哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就著手解決哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)的問(wèn)題。（6）自動(dòng)工作。在完成單周期調(diào)試后，可進(jìn)一步調(diào)試自動(dòng)工作。要多觀察幾個(gè)工作循環(huán)，以確保系統(tǒng)能正確無(wú)誤地連續(xù)工作。（7）模擬量調(diào)試、參數(shù)確定。以上調(diào)試的都是邏輯控制的項(xiàng)目。這是系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，首先要調(diào)試通過(guò)的。這些調(diào)試基本完成后，可著手調(diào)試模擬量、脈沖量控制。最主要的是選定合適控制參數(shù)。一般講，這個(gè)過(guò)程是比較長(zhǎng)的。要耐心調(diào)，參數(shù)也要做多種選擇，再?gòu)闹羞x出最優(yōu)者。有的PLC，它的PID參數(shù)可通過(guò)自整定獲得。但這個(gè)自整定過(guò)程，也是需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間才能完成的。（8）異常條件檢查，完成上述所有調(diào)試，整個(gè)調(diào)試基本也就完成了。但是最好再進(jìn)行一些異常條件檢查。看看出現(xiàn)異常情況或一些難以避免的非法操作，是否會(huì)停機(jī)保護(hù)或是報(bào)警提示。
　　全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化在具有長(zhǎng)久記憶功能的存儲(chǔ)器中（如EPROM中），以防程序丟失，并做好備份（至少應(yīng)該做2份）。
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　可編程控制器（PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等顯著的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛，調(diào)試好它，可以發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)。
　　
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