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plc程控系统的程序调试

近年来，随着工业自动化水平的迅速提高，适用于开关量逻辑顺控的PLC无得到了广泛应用，有关PLC的应用研究也大量出现 。但这些研究成果大多局限于PLC在各种控制场合中的应用情况，如控制系统构成、基本性能等，而PLC程控系统的程序调试则少有涉及 。
程序调试是程控系统投人运行前的重要阶段，通过程序调试对系统的组态及逻辑功能逐步进行修改和完善，以更好地满足现场实际运行要求 。就笔者掌握的情况来看，目前不少调试人员不是把程序调试作为一项系统性工作来对待，而是随心所欲，未能对各种运行情况给予全面考虑，给现场安全运行带来了隐患 。本文结全笔者对PLC程控系统的实际调试经验，提出了一套完整的调试方法，在用户程序编制以后，分阶段依次进行实验室调试、制造厂调试和现场调试 。调试手段由浅入深，有效避免了问题的发生，并与设备制造工期相配合，具有调试时间短、调试成本低的特点 。
1 调试步骤与方法
PLC 系统的程序调试可分为以下三个步骤 。
1.1 实验室调试
在实验室中即可进行，主要完成以下工作：
编程器不与PLC 相连，仅在离线状态下，通过使用编程软件中的“ 文件检查” 功能检查程序是否与其组态相匹配、是否有重复输出线圈、各种参数值是否超出设定范围及基本语法错误 。调试中发现的任何错误均显示相应的错误代码，调试人员可查找用户手册确定错误内容并及时修改 。
编程器只与PLC 主机在线联络，此时可以检查通信口参数的设置、PLC和I/O状态设置，还可将各控制功能程序块提出，排除其它程序的干扰，对输入信号和中间接点信号进行状态强制，观察相应的输出接点变化是否满足程序设计的逻辑要求，对程序逻辑进行初步检查 。
由于实验室调试只需编程器和Pl刃主机，设备较少，接线简单，调试非常方便，可对程序中各功能单元进行局部测试 。
1.2 制造厂调试
在程控设备成套厂对整个PLC系统进行调试 。首先，待系统上电后，通过观察CPU模块和各接口模块的指示灯，检查CPU和总线接口的状态是否正常，系统能否正常运行 。同时检查实际PLC系统与程序“ 通信管理表I/Omap”中远程站及站中模块的设置是否一致，以及系统的通信配置是否满足要求 。至此，整个PLC系统的配置基本确定 。
接下来用拨码开关制成仿真器连接到输入模块的接点上，然后根据输人信号、现场反馈信号（ 如限位开关的通断） 的先后顺序拨动相应的开关，模拟实际运行情况，将实验室调试完毕的各控制功能程序块连接起来，并观察编程器及输出模块上是否有相应的顺序输出，以此考核H 尤的编程动作是否满足逻辑要求 。调试时同样应充分考虑各种可能情况，在系统不同的工作方式下，对逻辑图中的每一条支路、各种可能的进展路线都应逐一检查，直至在各种可能情况下输人与输出之间的关系完全符合逻辑要求 。在程序编制时有些计时器设定值较大，为缩短调试时间，程序调试时可将设定值减小，待模拟调试结束后再写人其实际设定值 。在设计和模拟调试程序的同时，PLC之外的其它控制设备（如控制台、继电器屏等） 的制作、接线工作可同时进行，以缩短生产周期 。经制造厂调试后，应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过 。
1.3 现场调试
PLC装置在现场安装后，要进行联机调试，将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起，通过实际操作观测现场设备的运行状态，并根据现场实际情况及运行人员的要求对所编程序进行修改，使之与现场设备更为紧密地结合在一起，直至整个程控系统良好运行 。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚，另一方面还要熟悉所有被控设备的工作原理 。这部分工作量比较大，也是程序调试的关键 。下面以火电厂输煤程控系统为例，进行具体分析说明 。
程控系统外围接口检查
在火电厂输煤程控系统进行现场调试时，首先对皮带传感器信号、挡板到位信号、犁煤器上下位信号、高低煤位信号及设备状态等所有现场输人信号线路进行测试 。由现场发来模拟信号，在控制室中依次观察对应的输人继电器、输人模块及编程器中该接点的状态是否一致 。如不一致可顺序排查找出故障点，并及时排除 。
对输出信号线路的测试可以在编程器中对设备启停、犁煤器抬落等输出信号进行强制，然后顺序观察输出模块、输出继电器及就地接点的状态，并保持一致 。
经过上述输入、输出信号测试即可保证程控系统接线正确无误，下一步对整个输煤系统进行程序调试，根据现场设备的实际运行情况，对程序作出相应修改，最终得到针对现场设备的应用程序 。
现场调试时经常遇到到货设备与原设计不一致的情况，此时应根据实际设备的原理接线对其控制程序进行修改，同时还应全面考虑对与之有联锁关系的其它设备是否产生影响; 另外，当某个现场信号不可靠时可以考虑采用其它信号代替，如速度信号对皮带来说必不可少，但经常工作不稳定，这时可采用运行信号加一定时间的延时来代替 。虽然从本质上讲两者有一定差别，但从实际运行效果出发，这种替代做法尚行得通; 暂停I/O服务指令可通过程序将控制器与现场隔开，免除拆除接线或切除外部电源，给调试程序带来极大方便 。用户程序必须经过一定时间的运行考验，才可以投入实际现场工 。
2 数字滤波与软件容错技术在程序调试中的应用
PLC现场调试过程中，经常会出现意想不到的干扰信号，给实时控制和测量系统带来一定偏差 。除采用硬件措施提高系统的抗干扰能力外，笔者还利用PLC计算速度快的特点，充分发挥软件的优势，保证系统既不因干扰而停止工作，又能满足工程所要求的精度和速度，其中数字滤波和软件容错技术是程序调试中两种经济、有效的方法 。
2.1 数字滤波
对于较低信噪比的模拟量信号，常常因现场瞬时干扰而产生较大波动，如果仅用瞬时采样值进行控制计算，就会产生较大误差，因此本人采用了数字滤波方法 。现场信号经A/D转换后变为离散的数字量信号，然后将形成的数据按时间序列存人PLC内存，再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号 。实用的数字滤波方法有： 平均算法滤波、峰值剔除滤波和中值滤波三种方法，在实际应用中可单独使用某一种方法，也可几种方法同时使用，以收到更好的效果 。其在控制系统中的位置如图1所示 。
再以火电厂输煤程控系统为例，笔者在现场调试时对设备工作电流、皮带秤煤量、碎煤机温度及振动、煤仓煤位等模拟量信号采取了平均值滤波的方法进行预处理，对输人信号采用10次采样值的平均值来代替当前值，但并不是通常的每采样10次求一次平均值，而是每采样一次就与最近的9次历史采样值相加，即
2.2 软件容错
由于电厂输煤系统及其它工业现场环境通常比较恶劣，I/O信号传送距离也较长，常常会使传送的信号产生错误，出现一些程序编制时考虑不到的干扰信号 。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错的情况下能发现错误，并能排除错误的影响继续工作，笔者在火电厂输煤程控系统调试中采取了以下软件容错措施：
在目前现场设备信号不是完全可靠的情况下，对于非严重影响设备运行的故障信号，为防止输人接点的抖动或接触不良而产生“ 伪报警”，在程序调试时采取不同时间的延时判断 。若延时后仍不消失，再执行相应动作 。如皮带的打滑、跑偏等信号，最后在调试时均设定不同时间的延时;
充分利用各种信号间的组合逻辑关系构成条件判断，使个别信号出现错误时，不会因错误判断而影响系统正常的逻辑功能，使程序能够顺利执行下去 。
如皮带的打滑、跑偏及拉绳开关等故障信号均与皮带运行信号串联使用，即只有皮带启动后才能发挥作用 。若单纯使用故障信号则可能无法启动皮带 。这种方法在现场调试时具有很大的灵活性;
在国内一些输煤控制程序中，皮带的启、停信号，犁煤器的抬犁、落犁等输出信号普遍采用定时脉冲信号，这样容易造成信号保持与设备响应之间的不协调，即设备已经响应但信号仍然保持，或设备尚未响应但信号已经消失 。本文采用设备到位的反馈信号来切断动作回路，有效地解决了某些现场设备动作不可靠的问题 。通过设备对输出信号的响应切断其控制回路，使控制软件与现场设备更为紧密地结合起来 。
出于在现场调试时系统硬件配置已经确定，对其增加和修改都比较困难，而从软件方面考虑无须增加任何硬件，可充分发挥计算机软件优势，经济实用，可根据不同
出于在现场调试时系统硬件配置已经确定，对其增加和修改都比较困难，而从软件方面考虑无须增加任何硬件，可充分发挥计算机软件优势，经济实用，可根据不同的具体情况采用不同的容错技术，使用方便、灵活，可作为硬件容错的补充，进一步提高系统抗干扰能力 。现场实际应用表明，数字滤波和软件容错技术在程序调试中必不可少，且行之有效 。
3 结论
【plc程控系统的程序调试】上述PLC系统调试方法虽然以火电厂输煤程控系统的调试经验为依据，但同样适用于其它控制场合及不同规模的程控系统，因此具有广泛的推广应用价值 。若能严格按照以上调试步骤，并合理运用各种调试方法，将有助于解决调试过程中遇到的各类问题，提高调试效率，收到事半功倍的效果 。

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