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PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場安裝調(diào)試實操經(jīng)驗
PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)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(dǎo)致調(diào)試失敗,不但延誤工期,甚至?xí)p壞設(shè)備。本文介紹了在現(xiàn)場實踐中總結(jié)出的PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試技術(shù)經(jīng)驗,并對現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)的安裝、調(diào)試相關(guān)問題,提出探討意見和解決方案。
一、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
合理安排系統(tǒng)安裝與調(diào)試程序,是確保高效******地完成安裝與調(diào)試任務(wù)的關(guān)鍵。
1、前期技術(shù)準(zhǔn)備
系統(tǒng)安裝調(diào)試前的技術(shù)準(zhǔn)備工作越充分,安裝與調(diào)試***會越順利。前期技術(shù)準(zhǔn)備工作包括下列內(nèi)容:
(1)熟悉PC隨機(jī)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(guī)程。
(2)深入了解設(shè)計資料、對系統(tǒng)工藝流程,特別是工藝對各生產(chǎn)設(shè)備的控制要求要有全面的了解,在此基礎(chǔ)上,按子系統(tǒng)繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統(tǒng)功能圖、系統(tǒng)運行邏輯框圖、這將有助于對系統(tǒng)運行邏輯的深刻理解,是前期技術(shù)準(zhǔn)備的重要環(huán)節(jié)。
(3)熟悉各工藝設(shè)備的性能、設(shè)計與安裝情況,特別是各設(shè)備的控制與動力接線圖,并與實物相對照,以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并糾正。
(4)在全面了解設(shè)計方案與PC技術(shù)資料的基礎(chǔ)上,列出PC輸入輸出點號表(包括內(nèi)部線圈一覽表,I/O所在位置,對應(yīng)設(shè)備及各I/O點功能)。
(5)研讀設(shè)計提供的程序,對邏輯復(fù)雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖,一些設(shè)計中的邏輯錯誤,在繪制時序圖時即可發(fā)現(xiàn)。
(6)分子系統(tǒng)編制調(diào)試方案,然后在集體討論的基礎(chǔ)上綜合成為全系統(tǒng)調(diào)試方案。
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2、PLC商檢
商檢應(yīng)由甲乙雙方共同進(jìn)行,應(yīng)確認(rèn)設(shè)備及備品、備件、技術(shù)資料、附件等的型號、數(shù)量、規(guī)格,其性能是否完好待實驗室及現(xiàn)場調(diào)試時驗證。商檢結(jié)果,雙方應(yīng)簽署交換清單。
3、實驗室調(diào)試
(1)PLC的實驗室安裝與開通制作金屬支架,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(jī)、編程器、打印機(jī)等相連接,檢查接線正確,供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后,按開機(jī)程序送電,裝入系統(tǒng)配置帶,確認(rèn)系統(tǒng)配置,裝入編程器裝載帶、編程帶等,按操作規(guī)程將系統(tǒng)開通,此時即可進(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(dá)的工藝設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系是否與設(shè)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程,說明程序有誤,應(yīng)進(jìn)行修改。在這一過程中,對程序的理解將逐步加深,為現(xiàn)場調(diào)試作好了準(zhǔn)備,同時也可以發(fā)現(xiàn)程序不合理和不完善的部分,以便進(jìn)一步優(yōu)化。
調(diào)試方法有兩種:
 ①模擬方法:按設(shè)計做一塊調(diào)試板,以鈕子開關(guān)模擬輸入節(jié)點,以小型繼電器模擬生產(chǎn)工藝設(shè)備的繼電器與接觸器,其輔助接點模擬設(shè)備運行時的返回信號節(jié)點。其優(yōu)點是具有模擬的真實性,可以反映出開關(guān)速度差異很大的現(xiàn)場機(jī)械觸點和PLC內(nèi)的電子觸點相互連接時,是否會發(fā)生邏輯誤動作。其缺點是需要增加調(diào)試費用和部分調(diào)試工作量。
②強(qiáng)置方法:利用PLC強(qiáng)置功能,對程序中涉及現(xiàn)場的機(jī)械觸點(開關(guān)),以強(qiáng)置的方法使其“通”、“斷”,迫使程序運行。其優(yōu)點是調(diào)試工作量小,簡便,不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全面,人工強(qiáng)置模擬現(xiàn)場節(jié)點“通”、“斷”,會造成程序運行不能連續(xù),只能分段進(jìn)行。
根據(jù)我們現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗,對部分重要的現(xiàn)場節(jié)點采取模擬方式,其余的采用強(qiáng)置方式,取二者之長互補(bǔ)。邏輯驗證階段要強(qiáng)調(diào)逐日填寫調(diào)試工作日志,內(nèi)容包括調(diào)試人員、時間、調(diào)試內(nèi)容、修改記錄、故障及處理、交接驗收簽字,以建立調(diào)試工作責(zé)任制,留下調(diào)試的******手資料。對于設(shè)計程序的修改部分,應(yīng)在設(shè)計圖上注明,及時征求設(shè)計者的意見,力求******體現(xiàn)設(shè)計要求。
4、PLC的現(xiàn)場安裝與檢查
實驗室調(diào)試完成后,待條件成熟,將設(shè)備移至現(xiàn)場安裝。安裝時應(yīng)符合要求,插件插入牢靠,并用螺栓緊固;通信電纜要統(tǒng)一型號,不能混用,必要時要用儀器檢查線路信號衰減量,其衰減值不超過技術(shù)資料提出的指標(biāo);測量主機(jī)、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻;測量系統(tǒng)專用接地的接地電阻;檢查供電電源等等,并做好記錄,待確認(rèn)所有各項均符合要求后,才可通電開機(jī)。
5、現(xiàn)場設(shè)備接線、I/O接點及信號檢查調(diào)整
對現(xiàn)場各工藝設(shè)備的控制回路、主回路接線的正確性進(jìn)行檢查并確認(rèn),在手動方式下進(jìn)行單體試車;對進(jìn)入PLC系統(tǒng)的全部輸入點(包括轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、繼電器與接觸器觸點,限位開關(guān)、儀表的位式調(diào)試開關(guān)等)及其與PLC輸入模塊的連線進(jìn)行檢查并反復(fù)操作,確認(rèn)其正確性;
對接收PLC輸出的全部繼電器、接觸器線圈及其他執(zhí)行元件及他們與輸出模塊的連線進(jìn)行檢查,確認(rèn)其正確性;測量并記錄其回路電阻,對地絕緣電阻,必要時應(yīng)按輸出節(jié)點的電源電壓等級,向輸出回路供電,以確保輸出回路未短路,否則,當(dāng)輸出點向輸出回路送電時,會因短路而燒壞模塊。
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一般來說,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(diào)節(jié)或執(zhí)行裝置進(jìn)行檢查,確認(rèn)其正確性。必要時,還應(yīng)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(biāo)準(zhǔn);向接收PLc模擬輸出信號調(diào)節(jié)或執(zhí)行元件,送人與PLC模擬量相同的模擬信號,檢查調(diào)節(jié)可執(zhí)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)過程中的工藝參數(shù)(模擬量)進(jìn)行監(jiān)測,按設(shè)計方案預(yù)定的模型進(jìn)行運算與調(diào)節(jié),實行生產(chǎn)工藝流程的過程控制。
本步驟至關(guān)重要,檢查與調(diào)整過程復(fù)雜且麻煩,必須認(rèn)真對待。因為只要所有外部工藝設(shè)備完好,所有送入PLC的外部節(jié)點正確、******、穩(wěn)定,所有線路連接無誤,加上程序邏輯驗證無誤,則進(jìn)入聯(lián)動調(diào)試時,***能一舉成功,收到事半功倍的效果。
6、系統(tǒng)模擬聯(lián)動空投試驗
本步驟的試驗?zāi)康氖菍⒔?jīng)過實驗室調(diào)試的PLC機(jī)及邏輯程序,放到實際工藝流程中,通過現(xiàn)場工藝設(shè)備的輸入、輸出節(jié)點及連接線路進(jìn)行系統(tǒng)運行的邏輯驗證。
試驗時,將PLC控制的工藝設(shè)備(主要指電力拖動設(shè)備)主回路斷開二相(僅保留作為繼電控制電源的一相),使其在送電時不會轉(zhuǎn)動。按設(shè)計要求對子系統(tǒng)的不同運轉(zhuǎn)方式及其他控制功能,逐項進(jìn)行系統(tǒng)模擬實驗,先確認(rèn)各轉(zhuǎn)換開關(guān)、工作方式選擇開關(guān),其他預(yù)置開關(guān)的正確位置,然后通過PLC起動系統(tǒng),按聯(lián)鎖順序觀察并記錄PLC各輸出節(jié)點所對應(yīng)的繼電器、接觸器的吸合與斷開情況,以及其順序、時間間隔、信號指示等是否與設(shè)計的工藝流程邏輯控制要求相符,觀察并記錄其他裝置的工作情況。
對模擬聯(lián)動空投實驗中不能動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu),料位開關(guān)、限位開關(guān)、儀表的開關(guān)量與模擬量輸入、輸出節(jié)點,與其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖等,視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機(jī)內(nèi)強(qiáng)置等手段加以模擬,以協(xié)助PLC指揮整個系統(tǒng)按設(shè)計的邏輯控制要求運行。
7、PLC控制的單體試車
本步驟試驗的目的是確認(rèn)PLC輸出回路能否驅(qū)動繼電器、接觸器的正常接通,而使設(shè)備運轉(zhuǎn),并檢查運轉(zhuǎn)后的設(shè)備,其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路,限位開關(guān)能否正常動作。
其方法是,在PLC控制下,機(jī)內(nèi)強(qiáng)置對應(yīng)某一工藝設(shè)備(電動機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等)的輸出節(jié)點,使其繼電器、接觸器動作,設(shè)備運轉(zhuǎn)。這時應(yīng)觀察并記錄設(shè)備運輸情況,檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)返回信號及限位開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作是否正確無誤。
試驗時應(yīng)特別注意,被強(qiáng)置的設(shè)備應(yīng)懸掛運轉(zhuǎn)危險指示牌,設(shè)專人值守。待機(jī)旁值守人員發(fā)出指令后,PLC操作人員才能強(qiáng)置設(shè)備起動。應(yīng)當(dāng)特別重視的是,在整個調(diào)試過程中,沒有充分的準(zhǔn)備,絕不允許采用強(qiáng)置方法起動設(shè)備,以確保安全。
8、PLC控制下的系統(tǒng)無負(fù)荷聯(lián)動試運轉(zhuǎn)
本步驟的試驗?zāi)康氖谴_認(rèn)經(jīng)過單體無負(fù)荷試運的工藝設(shè)備與經(jīng)過系統(tǒng)模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯(lián)接后,能否按工藝要求正確運行,信號系統(tǒng)是否正確,檢驗各外部節(jié)點的******性、穩(wěn)定性。試驗前,要編制系統(tǒng)無負(fù)荷聯(lián)動試車方案,討論確認(rèn)后嚴(yán)格按方案執(zhí)行。試驗時,先分子系統(tǒng)聯(lián)動,子系統(tǒng)的連鎖用人工輔助(節(jié)點短接或強(qiáng)置),然后進(jìn)行全系統(tǒng)聯(lián)動,試驗內(nèi)容應(yīng)包括設(shè)計要求的各種起停和運轉(zhuǎn)方式、事故狀態(tài)與非常狀態(tài)下的停車、各種信號等。總之,應(yīng)盡可能地充分設(shè)想,使之更符合現(xiàn)場實際情況。事故狀態(tài)可用強(qiáng)置方法模擬,事故點的設(shè)置要根據(jù)工藝要求確定。
在聯(lián)動負(fù)荷試車前,一定要再對全系統(tǒng)進(jìn)行一次全面檢查,并對操作人員進(jìn)行培訓(xùn),確保系統(tǒng)聯(lián)動負(fù)荷試車一次成功。
二、信號衰減問題的討論
(1)從PLC主機(jī)至I/O站的信號******衰減值為35dB。因此,電纜敷設(shè)前應(yīng)仔細(xì)規(guī)劃,畫出電纜敷設(shè)圖,盡量縮短電纜長度(長度每增加1km,信號衰減0.8dB);盡量少用分支器(每個分支器信號衰減14dB)和電纜接頭(每個電纜接頭信號衰減1dB)。
(2)通信電纜******采用單總線方式敷設(shè),即由統(tǒng)一的通信干線通過分支器接I/O站,而不是呈星狀放射狀敷設(shè)。PLC主機(jī)左右兩邊的I/O站數(shù)及傳輸距離應(yīng)盡可能一致,這樣能******一個較好的網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配。
(3)分支器應(yīng)盡可能靠近I/O站,以減少干擾。
(4)通信電纜末端應(yīng)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,帶75Ω電阻的終端頭應(yīng)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(yīng)******40cm/kV;必須與高壓電纜交叉時,必須垂直交叉。
(6)通信電纜應(yīng)避免與交流電源線平行敷設(shè),以減少交流電源對通信的干擾。同理,通信電纜應(yīng)盡量避開大電機(jī)、電焊機(jī)、大電感器等設(shè)備。
(7)通信電纜敷設(shè)要避開高溫及易受化學(xué)腐蝕的地區(qū)。
(8)電纜敷設(shè)時要按0.05%/℃留有余地,以滿足熱脹冷縮的要求。
(9)所有電纜接頭,分支器等均應(yīng)連接緊密,用螺釘緊固。
(10)剝削電纜外皮時,切忌損壞屏蔽層,切斷金屬鉑與絕緣體時,一定要用剝線鉗,切忌刻傷損壞中心導(dǎo)線。
三、系統(tǒng)接地問題的討論
(1)主機(jī)及各分支站以上的部分,其接地應(yīng)用10mm2的編織銅線匯接在一起經(jīng)單獨引下線接至獨立的接地網(wǎng),一定要與低壓接地網(wǎng)分開,以避免干擾。系統(tǒng)接地電阻應(yīng)小于4Ω。PLC主機(jī)及各屏、柜與基礎(chǔ)底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經(jīng)過絕緣處理。
(2)I/O站設(shè)備本體的接地應(yīng)用單獨的引下線引至共用接地網(wǎng)。
(3)通信電纜屏蔽層應(yīng)在PLC主機(jī)側(cè)I/O處理模塊處一起匯集接到系統(tǒng)的專用接地網(wǎng),在I/O站一側(cè)則不應(yīng)接地。電纜接頭的接地也應(yīng)通過電纜屏蔽層接至專用接地網(wǎng)。要特別提醒的是決不允許電纜屏蔽層有二點接地形成閉合回路,否則易引起干擾。
(4)電源應(yīng)采用隔離方式,即電源中性線浮地,當(dāng)不平衡電流出現(xiàn)時將經(jīng)電源中性線直接進(jìn)入系統(tǒng)中性點,而不會經(jīng)保護(hù)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上。
四、調(diào)試中應(yīng)注意的問題
(1)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)前要進(jìn)行組態(tài),即確定系統(tǒng)管理的I/O點數(shù),輸入寄存器、保持寄存器數(shù)、通信端口數(shù)及其參數(shù)、I/O站的匹配及其調(diào)度方法、用戶占用的邏輯區(qū)大小,等等。組態(tài)一經(jīng)確認(rèn),系統(tǒng)便按照一定的約束規(guī)則運行。重新組態(tài)時,按原組態(tài)的約定生成的程序?qū)⒉荒茉谛碌慕M態(tài)下運行,否則會引起系統(tǒng)錯亂。因此,******次組態(tài)時一定要慎重,I/O站、I/O點數(shù),寄存器數(shù)、通道端口數(shù)、用戶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點數(shù)、寄存器數(shù)、端口數(shù)等的設(shè)置,都要占用一定的內(nèi)存,同時延長掃描時間,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(tǒng)一定不能重新組態(tài)。
(2)對于大中型PLC機(jī)來說,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點的狀態(tài),因而大大提高了系統(tǒng)的實時性。但是,若程序分段不當(dāng),也可能引起實時性降低或運行速度減慢的問題。分段不同將顯著影響程序運行的時間,特別是對于個別程序段特長的情況尤其如此。一般地說,理想的程序分段是各段程序有大致相當(dāng)?shù)拈L度。
五、結(jié)語
PLC控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試,是一個步調(diào)有序的系統(tǒng)工程,步步到位才能使調(diào)試成功,本文僅是作者經(jīng)現(xiàn)場檢驗的經(jīng)驗總結(jié),文中所述的PLC安裝調(diào)試流程程序,應(yīng)用于一系列企業(yè)內(nèi)的技術(shù)改造中,既縮短了工期,又使調(diào)試試車一次成功,取得了令人滿意的結(jié)果。
 
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