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文章來(lái)源：本站 時(shí)間：2020-06-13 10:50:45
PLC控制系統的安裝與調試，涉及到各項工作，并且只能按序進(jìn)行，一環(huán)緊扣一環(huán)，稍有不慎都將導致調試失敗，不但延誤工期，甚至會(huì )損壞設備。本文介紹了在現場(chǎng)實(shí)踐中總結出的PLC控制系統的安裝與調試技術(shù)經(jīng)驗，并對現場(chǎng)經(jīng)常出現的安裝、調試相關(guān)問(wèn)題，提出探討意見(jiàn)和解決方案。
一、系統的安裝與調試
合理安排系統安裝與調試程序，是確保高效優(yōu)質(zhì)地完成安裝與調試任務(wù)的關(guān)鍵。
1、前期技術(shù)準備
系統安裝調試前的技術(shù)準備工作越充分，安裝與調試就會(huì )越順利。前期技術(shù)準備工作包括下列內容：
(1)熟悉PC隨機技術(shù)資料、原文資料，深入理解其性能、功能及各種操作要求，制訂操作規程。
(2)深入了解設計資料、對系統工藝流程，特別是工藝對各生產(chǎn)設備的控制要求要有全面的了解，在此基礎上，按子系統繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統功能圖、系統運行邏輯框圖、這將有助于對系統運行邏輯的深刻理解，是前期技術(shù)準備的重要環(huán)節。
(3)熟悉各工藝設備的性能、設計與安裝情況，特別是各設備的控制與動(dòng)力接線(xiàn)圖，并與實(shí)物相對照，以及時(shí)發(fā)現錯誤并糾正。
(4)在全面了解設計方案與PC技術(shù)資料的基礎上，列出PC輸入輸出點(diǎn)號表(包括內部線(xiàn)圈一覽表，I/O所在位置，對應設備及各I/O點(diǎn)功能)。
(5)研讀設計提供的程序，對邏輯復雜的部分輸入、輸出點(diǎn)繪制時(shí)序圖，一些設計中的邏輯錯誤，在繪制時(shí)序圖時(shí)即可發(fā)現。
(6)分子系統編制調試方案，然后在集體討論的基礎上綜合成為全系統調試方案。
2、PLC商檢
商檢應由甲乙雙方共同進(jìn)行，應確認設備及備品、備件、技術(shù)資料、附件等的型號、數量、規格，其性能是否完好待實(shí)驗室及現場(chǎng)調試時(shí)驗證。商檢結果，雙方應簽署交換清單。
3、實(shí)驗室調試
(1)PLC的實(shí)驗室安裝與開(kāi)通制作金屬支架，將各工作站的輸入、輸出模塊固定其上，按安裝提要以同軸電纜將各站與主機、編程器、打印機等相連接，檢查接線(xiàn)正確，供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后，按開(kāi)機程序送電，裝入系統配置帶，確認系統配置，裝入編程器裝載帶、編程帶等，按操作規程將系統開(kāi)通，此時(shí)即可進(jìn)行各項操作試驗。
(2)鍵入工作程序
(3)模擬I/O輸入、輸出，檢查修改程序本步驟的目的在于驗證輸入的工作程序的正確性，該程序的邏輯所表達的工藝設備的聯(lián)鎖關(guān)系是否與設計的工藝控制要求相符，程序是否暢通。若不相符或不能運行完成全過(guò)程，說(shuō)明程序有誤，應進(jìn)行修改。在這一過(guò)程中，對程序的理解將逐步加深，為現場(chǎng)調試作好了準備，同時(shí)也可以發(fā)現程序不合理和不完善的部分，以便進(jìn)一步優(yōu)化。
調試方法有兩種：
①模擬方法：按設計做一塊調試板，以鈕子開(kāi)關(guān)模擬輸入節點(diǎn)，以小型繼電器模擬生產(chǎn)工藝設備的繼電器與接觸器，其輔助接點(diǎn)模擬設備運行時(shí)的返回信號節點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是具有模擬的真實(shí)性，可以反映出開(kāi)關(guān)速度差異很大的現場(chǎng)機械觸點(diǎn)和PLC內的電子觸點(diǎn)相互連接時(shí)，是否會(huì )發(fā)生邏輯誤動(dòng)作。其缺點(diǎn)是需要增加調試費用和部分調試工作量。
②強置方法：利用PLC強置功能，對程序中涉及現場(chǎng)的機械觸點(diǎn)(開(kāi)關(guān))，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優(yōu)點(diǎn)是調試工作量小，簡(jiǎn)便，不需另外增加費用。缺點(diǎn)是邏輯驗證不全面，人工強置模擬現場(chǎng)節點(diǎn)“通”、“斷”，會(huì )造成程序運行不能連續，只能分段進(jìn)行。
根據我們現場(chǎng)調試的經(jīng)驗，對部分重要的現場(chǎng)節點(diǎn)采取模擬方式，其余的采用強置方式，取二者之長(cháng)互補。邏輯驗證階段要強調逐日填寫(xiě)調試工作日志，內容包括調試人員、時(shí)間、調試內容、修改記錄、故障及處理、交接驗收簽字，以建立調試工作責任制，留下調試的第一手資料。對于設計程序的修改部分，應在設計圖上注明，及時(shí)征求設計者的意見(jiàn)，力求準確體現設計要求。
4、PLC的現場(chǎng)安裝與檢查
實(shí)驗室調試完成后，待條件成熟，將設備移至現場(chǎng)安裝。安裝時(shí)應符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓緊固；通信電纜要統一型號，不能混用，必要時(shí)要用儀器檢查線(xiàn)路信號衰減量，其衰減值不超過(guò)技術(shù)資料提出的指標；測量主機、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻；測量系統專(zhuān)用接地的接地電阻；檢查供電電源等等，并做好記錄，待確認所有各項均符合要求后，才可通電開(kāi)機。
5、現場(chǎng)設備接線(xiàn)、I/O接點(diǎn)及信號檢查調整
對現場(chǎng)各工藝設備的控制回路、主回路接線(xiàn)的正確性進(jìn)行檢查并確認，在手動(dòng)方式下進(jìn)行單體試車(chē)；對進(jìn)入PLC系統的全部輸入點(diǎn)(包括轉換開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器與接觸器觸點(diǎn)，限位開(kāi)關(guān)、儀表的位式調試開(kāi)關(guān)等)及其與PLC輸入模塊的連線(xiàn)進(jìn)行檢查并反復操作，確認其正確性；
對接收PLC輸出的全部繼電器、接觸器線(xiàn)圈及其他執行元件及他們與輸出模塊的連線(xiàn)進(jìn)行檢查，確認其正確性；測量并記錄其回路電阻，對地絕緣電阻，必要時(shí)應按輸出節點(diǎn)的電源電壓等級，向輸出回路供電，以確保輸出回路未短路，否則，當輸出點(diǎn)向輸出回路送電時(shí)，會(huì )因短路而燒壞模塊。
一般來(lái)說(shuō)，大中型PLC如果裝上模擬輸入輸出模塊，還可以接收和輸出模擬量。在這種情況下，要對向PLC輸送模擬輸入信號的一次檢測或變送元件，以及接收PLC模擬輸出的調節或執行裝置進(jìn)行檢查，確認其正確性。必要時(shí)，還應向檢測與變送裝置送入模擬輸入量，以檢驗其安裝的正確性及輸出的模擬量是否正確并是否符合PLC所要求的標準；向接收PLc模擬輸出信號調節或執行元件，送人與PLC模擬量相同的模擬信號，檢查調節可執行裝置能否正常工作。裝上模擬輸入與輸出模塊的PLC，可以對生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(模擬量)進(jìn)行監測，按設計方案預定的模型進(jìn)行運算與調節，實(shí)行生產(chǎn)工藝流程的過(guò)程控制。
本步驟至關(guān)重要，檢查與調整過(guò)程復雜且麻煩，必須認真對待。因為只要所有外部工藝設備完好，所有送入PLC的外部節點(diǎn)正確、可靠、穩定，所有線(xiàn)路連接無(wú)誤，加上程序邏輯驗證無(wú)誤，則進(jìn)入聯(lián)動(dòng)調試時(shí)，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。
6、系統模擬聯(lián)動(dòng)空投試驗
本步驟的試驗目的是將經(jīng)過(guò)實(shí)驗室調試的PLC機及邏輯程序，放到實(shí)際工藝流程中，通過(guò)現場(chǎng)工藝設備的輸入、輸出節點(diǎn)及連接線(xiàn)路進(jìn)行系統運行的邏輯驗證。
試驗時(shí)，將PLC控制的工藝設備(主要指電力拖動(dòng)設備)主回路斷開(kāi)二相(僅保留作為繼電控制電源的一相)，使其在送電時(shí)不會(huì )轉動(dòng)。按設計要求對子系統的不同運轉方式及其他控制功能，逐項進(jìn)行系統模擬實(shí)驗，先確認各轉換開(kāi)關(guān)、工作方式選擇開(kāi)關(guān)，其他預置開(kāi)關(guān)的正確位置，然后通過(guò)PLC起動(dòng)系統，按聯(lián)鎖順序觀(guān)察并記錄PLC各輸出節點(diǎn)所對應的繼電器、接觸器的吸合與斷開(kāi)情況，以及其順序、時(shí)間間隔、信號指示等是否與設計的工藝流程邏輯控制要求相符，觀(guān)察并記錄其他裝置的工作情況。
對模擬聯(lián)動(dòng)空投實(shí)驗中不能動(dòng)作的執行機構，料位開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、儀表的開(kāi)關(guān)量與模擬量輸入、輸出節點(diǎn)，與其他子系統的聯(lián)鎖等，視具體情況采用手動(dòng)輔助、外部輸入、機內強置等手段加以模擬，以協(xié)助PLC指揮整個(gè)系統按設計的邏輯控制要求運行。
7、PLC控制的單體試車(chē)
本步驟試驗的目的是確認PLC輸出回路能否驅動(dòng)繼電器、接觸器的正常接通，而使設備運轉，并檢查運轉后的設備，其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路，限位開(kāi)關(guān)能否正常動(dòng)作。
其方法是，在PLC控制下，機內強置對應某一工藝設備(電動(dòng)機、執行機構等)的輸出節點(diǎn)，使其繼電器、接觸器動(dòng)作，設備運轉。這時(shí)應觀(guān)察并記錄設備運輸情況，檢查設備運轉返回信號及限位開(kāi)關(guān)、執行機構的動(dòng)作是否正確無(wú)誤。
試驗時(shí)應特別注意，被強置的設備應懸掛運轉危險指示牌，設專(zhuān)人值守。待機旁值守人員發(fā)出指令后，PLC操作人員才能強置設備起動(dòng)。應當特別重視的是，在整個(gè)調試過(guò)程中，沒(méi)有充分的準備，絕不允許采用強置方法起動(dòng)設備，以確保安全。
8、PLC控制下的系統無(wú)負荷聯(lián)動(dòng)試運轉
本步驟的試驗目的是確認經(jīng)過(guò)單體無(wú)負荷試運的工藝設備與經(jīng)過(guò)系統模擬試運證明邏輯無(wú)誤的PLC聯(lián)接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統是否正確，檢驗各外部節點(diǎn)的可靠性、穩定性。試驗前，要編制系統無(wú)負荷聯(lián)動(dòng)試車(chē)方案，討論確認后嚴格按方案執行。試驗時(shí)，先分子系統聯(lián)動(dòng)，子系統的連鎖用人工輔助(節點(diǎn)短接或強置)，然后進(jìn)行全系統聯(lián)動(dòng)，試驗內容應包括設計要求的各種起停和運轉方式、事故狀態(tài)與非常狀態(tài)下的停車(chē)、各種信號等?？傊?，應盡可能地充分設想，使之更符合現場(chǎng)實(shí)際情況。事故狀態(tài)可用強置方法模擬，事故點(diǎn)的設置要根據工藝要求確定。
在聯(lián)動(dòng)負荷試車(chē)前，一定要再對全系統進(jìn)行一次全面檢查，并對操作人員進(jìn)行培訓，確保系統聯(lián)動(dòng)負荷試車(chē)一次成功。
二、信號衰減問(wèn)題的討論
(1)從PLC主機至I/O站的信號最大衰減值為35dB。因此，電纜敷設前應仔細規劃，畫(huà)出電纜敷設圖，盡量縮短電纜長(cháng)度(長(cháng)度每增加1km，信號衰減0.8dB)；盡量少用分支器(每個(gè)分支器信號衰減14dB)和電纜接頭(每個(gè)電纜接頭信號衰減1dB)。
(2)通信電纜最好采用單總線(xiàn)方式敷設，即由統一的通信干線(xiàn)通過(guò)分支器接I/O站，而不是呈星狀放射狀敷設。PLC主機左右兩邊的I/O站數及傳輸距離應盡可能一致，這樣能保證一個(gè)較好的網(wǎng)絡(luò )阻抗匹配。
(3)分支器應盡可能靠近I/O站，以減少干擾。
(4)通信電纜末端應接75Ω電阻的BNC電纜終端器，與各I/O柜相連接，將電纜由I/O柜拆下時(shí)，帶75Ω電阻的終端頭應連在電纜網(wǎng)絡(luò )的一頭，以保持良好的匹配。
(5)通信電纜與高壓電纜間距至少應保證40cm/kV；必須與高壓電纜交叉時(shí)，必須垂直交叉。
(6)通信電纜應避免與交流電源線(xiàn)平行敷設，以減少交流電源對通信的干擾。同理，通信電纜應盡量避開(kāi)大電機、電焊機、大電感器等設備。
(7)通信電纜敷設要避開(kāi)高溫及易受化學(xué)腐蝕的地區。
(8)電纜敷設時(shí)要按0.05%/℃留有余地，以滿(mǎn)足熱脹冷縮的要求。
(9)所有電纜接頭，分支器等均應連接緊密，用螺釘緊固。
(10)剝削電纜外皮時(shí)，切忌損壞屏蔽層，切斷金屬鉑與絕緣體時(shí)，一定要用剝線(xiàn)鉗，切忌刻傷損壞中心導線(xiàn)。
三、系統接地問(wèn)題的討論
(1)主機及各分支站以上的部分，其接地應用10mm2的編織銅線(xiàn)匯接在一起經(jīng)單獨引下線(xiàn)接至獨立的接地網(wǎng)，一定要與低壓接地網(wǎng)分開(kāi)，以避免干擾。系統接地電阻應小于4Ω。PLC主機及各屏、柜與基礎底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經(jīng)過(guò)絕緣處理。
(2)I/O站設備本體的接地應用單獨的引下線(xiàn)引至共用接地網(wǎng)。
(3)通信電纜屏蔽層應在PLC主機側I/O處理模塊處一起匯集接到系統的專(zhuān)用接地網(wǎng)，在I/O站一側則不應接地。電纜接頭的接地也應通過(guò)電纜屏蔽層接至專(zhuān)用接地網(wǎng)。要特別提醒的是決不允許電纜屏蔽層有二點(diǎn)接地形成閉合回路，否則易引起干擾。
(4)電源應采用隔離方式，即電源中性線(xiàn)浮地，當不平衡電流出現時(shí)將經(jīng)電源中性線(xiàn)直接進(jìn)入系統中性點(diǎn)，而不會(huì )經(jīng)保護接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。
(5)I/O模塊的接地接至電源中性線(xiàn)上。
四、調試中應注意的問(wèn)題
(1)系統聯(lián)機前要進(jìn)行組態(tài)，即確定系統管理的I/O點(diǎn)數，輸入寄存器、保持寄存器數、通信端口數及其參數、I/O站的匹配及其調度方法、用戶(hù)占用的邏輯區大小，等等。組態(tài)一經(jīng)確認，系統便按照一定的約束規則運行。重新組態(tài)時(shí)，按原組態(tài)的約定生成的程序將不能在新的組態(tài)下運行，否則會(huì )引起系統錯亂。因此，第一次組態(tài)時(shí)一定要慎重，I/O站、I/O點(diǎn)數，寄存器數、通道端口數、用戶(hù)存儲空間等均要留有余地，必須考慮到近期的發(fā)展。但是，I/O站、I/O點(diǎn)數、寄存器數、端口數等的設置，都要占用一定的內存，同時(shí)延長(cháng)掃描時(shí)間，降低運行速度。因此，余量又不能留得太多。特別要引起注意的是運行中的系統一定不能重新組態(tài)。
(2)對于大中型PLC機來(lái)說(shuō)，由于CPU對程序的掃描是分段進(jìn)行的，每段程序分段掃描完畢，即更新一次I/O點(diǎn)的狀態(tài)，因而大大提高了系統的實(shí)時(shí)性。但是，若程序分段不當，也可能引起實(shí)時(shí)性降低或運行速度減慢的問(wèn)題。分段不同將顯著(zhù)影響程序運行的時(shí)間，特別是對于個(gè)別程序段特長(cháng)的情況尤其如此。一般地說(shuō)，理想的程序分段是各段程序有大致相當的長(cháng)度。