PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試研究

高林波

【摘 要】在自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試過程中，系統(tǒng)投入送行后發(fā)現(xiàn)控制工藝過程與設(shè)計(jì)的控制時(shí)序不一致。這可能與多種因素有關(guān)，現(xiàn)針對(duì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在一系問題進(jìn)行如下分析。

【關(guān)鍵詞】PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)原則；調(diào)試方法

PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。其控制功能基本能是通過設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)。這種軟件是利用PLC廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝流程來設(shè)計(jì)的。這些指令基本都不能直接操作計(jì)算機(jī)的硬件，程序設(shè)計(jì)者不能直接操作計(jì)算機(jī)的硬件，減少了軟件設(shè)計(jì)的難度，使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期縮短，同時(shí)又帶來了控制系統(tǒng)其他方面的問題在實(shí)際調(diào)試過程中，有時(shí)出現(xiàn)這樣的情況，一個(gè)軟件系統(tǒng)從理論上推敲能完全符合機(jī)械設(shè)備的工藝要求，而在運(yùn)行過程中無論如何也不能投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)調(diào)試過程中，除考慮軟件設(shè)計(jì)的方法外，還可以從以下幾個(gè)方面尋求解決的途徑。

1.掃描擊期和響應(yīng)時(shí)間

用PC設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)最重要的參數(shù)就是時(shí)間，PC執(zhí)行程序中的所有指令要用多少時(shí)間，（掃描時(shí)間）有：一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)過PC多長(zhǎng)時(shí)間后才能有一個(gè)輸出信號(hào)（響應(yīng)時(shí)間）掌握這些參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)無疑非常重要。

當(dāng)PC開始運(yùn)行之后，它串行地執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序。我們可以把掃描時(shí)間分為4個(gè)部分。例如，清除時(shí)間監(jiān)視器和檢查程序存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)輸入，輸出，執(zhí)行指令。執(zhí)行外圍設(shè)備指令。

時(shí)間監(jiān)視器是PC內(nèi)部用來測(cè)量掃描時(shí)間的一個(gè)定時(shí)器，所謂掃描時(shí)間，是執(zhí)行上面4個(gè)部分總共花費(fèi)的時(shí)間。掃描時(shí)間的多少取決于系統(tǒng)的購(gòu)置，I/0的點(diǎn)數(shù)，程序中使用的指令及外圍設(shè)備的連接，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)定型后，掃描時(shí)間主要取決軟件指令的長(zhǎng)短從PC收到一個(gè)輸入信號(hào)向拿出端輸出一個(gè)控制信號(hào)所需的時(shí)間，叫響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間是可變的，例如，在一個(gè)掃描周期結(jié)束后，收到一個(gè)輸入信號(hào)，下一個(gè)掃描周期結(jié)束后時(shí)，收到一個(gè)輸入信號(hào)，下一個(gè)掃描周期一開始，這個(gè)輸入信號(hào)就起作用，這時(shí)，這個(gè)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間最短，它是輸入延遲時(shí)間，掃描周期時(shí)間，輸出延遲時(shí)間三者的和，如果在掃描周期開始收到了一個(gè)輸入信號(hào)，在掃描周期內(nèi)該輸入信號(hào)不會(huì)起作用，只能等到下一個(gè)掃描周期才能起作用，這時(shí)，這個(gè)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)，它是輸入延遲時(shí)間，輸出延遲時(shí)間三者的和，因此，一個(gè)信號(hào)的最小響應(yīng)時(shí)間和最大響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算公式為：

最小的響應(yīng)時(shí)間：輸入延遲時(shí)間+掃描時(shí)間+輸出延遲時(shí)問。最大的響應(yīng)時(shí)間：二延遲時(shí)間+2x掃描時(shí)間+輸出延遲時(shí)間。

從上面的響應(yīng)時(shí)間估算公式可以看出，輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間由掃描周期決定，掃描周期一方面取決于系統(tǒng)的硬件配置，另一方面由控制軟件中使用的指令和指令的條數(shù)決定，在砌塊成型機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試過程中發(fā)生這樣的情況，自動(dòng)推板過程（把砌塊從成型臺(tái)上送到輸送機(jī)上的過程）的啟動(dòng)，要靠成型工藝過程的完成信號(hào)來啟動(dòng)，輸送磚坯的過程完成同時(shí)完成了送板的過程，通知控制系紡可以完成下一個(gè)成型過程。

單從程序的執(zhí)行順序上考察，控制時(shí)序的安排是正確的，可是，在凋試的過程中發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)實(shí)際的控制時(shí)序是，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)成型過程完成后，并不進(jìn)行自動(dòng)推板過程，而是直接開始下一個(gè)成型過程，遇到這種情況，設(shè)計(jì)者和用戶的第一反應(yīng)一般都是懷疑程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。經(jīng)反復(fù)檢查程序，未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，這時(shí)才考慮到可能是指令的響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生了問題。砌塊成型機(jī)的控制系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，其軟件控制指令達(dá)五六百條。成型過程啟動(dòng)信號(hào)，由一個(gè)成型過程的結(jié)束信號(hào)和有板信號(hào)產(chǎn)生，這時(shí)，就將產(chǎn)生這樣的情況，在某個(gè)掃描周期內(nèi)掃描到HR002信號(hào)，在執(zhí)行置位推板過程，直接進(jìn)行下一個(gè)成型過程，這可能是由于輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)引起的，在這種情況下，由于硬件配置不能改變，指令條數(shù)也不可改變，處理過程中，設(shè)法在軟件上做調(diào)整，使成型過程結(jié)束信號(hào)早點(diǎn)發(fā)生，問題得到了解決。

2.軟件復(fù)位

在PLC程序設(shè)計(jì)中使用最平常的一種是稱為保持繼電器的內(nèi)部繼電器。PLC的保持繼電器從HR000到HR915，共10×16個(gè)，另一種是定時(shí)器或計(jì)數(shù)器從TIM00到TM47（CNT00或CNT47））共48個(gè)（不同型號(hào)的PLC保持繼電器，定時(shí)器的點(diǎn)數(shù)不同）。其中，保持繼電器實(shí)現(xiàn)的是記憶的功能，記憶著機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)的正常時(shí)序，在時(shí)序的控制上，為實(shí)現(xiàn)控制的安全性.及時(shí)性、準(zhǔn)確性、通常采用當(dāng)一個(gè)機(jī)械動(dòng)作守成時(shí)，其控制信號(hào)（由保持繼電器產(chǎn)生）用來終止上一個(gè)機(jī)械劫作的同時(shí)，啟動(dòng)下一個(gè)機(jī)械動(dòng)作的時(shí)間繼電器不能正常被復(fù)位的情況，在開機(jī)前，如果不強(qiáng)制使保持繼電器復(fù)位，將會(huì)產(chǎn)生機(jī)械設(shè)備的誤動(dòng)作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用的方法是設(shè)置硬件復(fù)位按鈕，需要的時(shí)候，能夠使保持繼電器，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器強(qiáng)制復(fù)位，在控制系統(tǒng)的調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，如果使用保持繼電器，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器次數(shù)過多，硬件復(fù)位的功能很多時(shí)候會(huì)不起作用，也就是說，硬件復(fù)位的方法何時(shí)不能準(zhǔn)確，及時(shí)地使PLC的內(nèi)部繼電器、定時(shí)器計(jì)數(shù)器復(fù)位，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在調(diào)試過程中，人為地設(shè)置軟件復(fù)位信號(hào)作為內(nèi)部信號(hào)，可確保保持繼電器有效復(fù)位，使系統(tǒng)在任何情況下均正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.硬件電路

PLC的組成的控制系統(tǒng)硬件電路。當(dāng)一個(gè)兩線式傳感器，例如光電開關(guān)，接近開關(guān)或限位開關(guān)等。作為輸入信號(hào)裝置被置被接到PLC的輸入端時(shí)，漏電流可能會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)為ON，在系統(tǒng)調(diào)試中，如果偶爾產(chǎn)生誤動(dòng)作，有可能是漏電流產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)引起的。為了防止這種情況發(fā)生，在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，在輸入端接一個(gè)并聯(lián)是阻，并聯(lián)電阻的計(jì)算公式：

其中，不同型號(hào)的PLC漏電流值可查閱廠商提供的產(chǎn)品手冊(cè)，在硬件電路上做這樣的處理，可有效地避免由于漏電流產(chǎn)生的誤動(dòng)作。

4.總結(jié)

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的調(diào)試可能出現(xiàn)問題帶有很大的隨機(jī)性，本文根據(jù)作者的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的調(diào)試過程所遇到的問題以及解決的方法，把問題歸結(jié)為三種情況，并提出相應(yīng)的解決方案，對(duì)PLC設(shè)計(jì)人員和使用人員有一定參考價(jià)值。