可編程邏輯控制器PLC安裝調試流程程序全過程
PLC控制系統的安裝與調試，涉及到各項工作，并且只能按序進行，一環緊扣一環，稍有不慎都將導致調試失敗，不但延誤工期，甚至會損壞設備。本文介紹了在現場實踐中總結出的PLC控制系統的安裝與調試技術經驗，并對現場經常出現的安裝、調試相關問題，提出探討意見和解決方案。
一、系統的安裝與調試
合理安排系統安裝與調試程序，是確保高效優質地完成安裝與調試任務的關鍵。
1、前期技術準備
系統安裝調試前的技術準備工作越充分，安裝與調試就會越順利。前期技術準備工作包括下列內容：
(1)熟悉PC隨機技術資料、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，是前期技術準備的重要環節。
(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力接線圖，并與實物相對照，以及時發現錯誤并糾正。
(4)在全面了解設計方案與PC技術資料的基礎上，列出PC輸入輸出點號表(包括內部線圈一覽表，I/O所在位置，對應設備及各I/O點功能)。
(5)研讀設計提供的程序，對邏輯復雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖，一些設計中的邏輯錯誤，在繪制時序圖時即可發現。
(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
商檢應有甲乙雙方共同進行，應確認設備及備品、備件、技術資料、附件等的型號、數量、規格，其性能是否完好待實驗室及現場調試時驗證。商檢結果，雙方應簽署交換清單。
3、實驗室調試
(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、編程器、打印機等相連接，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通，此時即可進行各項操作試驗。
(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鎖關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程，說明程序有誤，應進行修改。在這一過程中，對程序的理解將逐步加深，為現場調試作好了準備，同時也可以發現程序不合理和不完善的部分，以便進一步優化。
調試方法有兩種：
①模擬方法：按設計做一塊調試板，以鈕子開關模擬輸入節點，以小型繼電器模擬生產工藝設備的繼電器與接觸器，其輔助接點模擬設備運行時的返回信號節點。其優點是具有模擬的真實性，可以反映出開關速度差異很大的現場機械觸點和PLC內的電子觸點相互連接時，是否會發生邏輯誤動作。其缺點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，對程序中涉及現場的機械觸點(開關)，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優點是調試工作量小，簡便，不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全面，人工強置模擬現場節點“通”、“斷”，會造成程序運行不能連續，只能分段進行。
根據我們現場調試的經驗，對部分重要的現場節點采取模擬方式，其余的采用強置方式，取二者之長互補。邏輯驗證階段要強調逐日填寫調試工作日志，內容包括調試人員、時間、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，及時征求設計者的意見，力求準確體現設計要求。
4、PLC的現場安裝與檢查
實驗室調試完成后，待條件成熟，將設備移至現場安裝。安裝時應符合要求，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，必要時要用儀器檢查線路信號衰減量，其衰減值不超過技術資料提出的指標；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，才可通電開機。
5、現場設備接線、I/O接點及信號檢查調整
對現場各工藝設備的控制回路、主回路接線的正確性進行檢查并確認，在手動方式下進行單體試車；對進入PLC系統的全部輸入點(包括轉換開關、按鈕、繼電器與接觸器觸點，限位開關、儀表的位式調試開關等)及其與PLC輸入模塊的連線進行檢查并反復操作，確認其正確性；
對接收PLC輸出的全部繼電器、接觸器線圈及其他執行元件及他們與輸出模塊的連線進行檢查，確認其正確性；測量并記錄其回路電阻，對地絕緣電阻，必要時應按輸出節點的電源電壓等級，向輸出回路供電，以確保輸出回路未短路，否則，當輸出點向輸出回路送電時，會因短路而燒壞模塊。
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模擬輸出的調節或執行裝置進行檢查，確認其正確性。必要時，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，可以對生產過程中的工藝參數(模擬量)進行監測，按設計方案預定的模型進行運算與調節，實行生產工藝流程的過程控制。
本步驟至關重要，檢查與調整過程復雜且麻煩，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的外部節點正確、可靠、穩定，所有線路連接無誤，加上程序邏輯驗證無誤，則進入聯動調試時，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。
6、系統模擬聯動空投試驗
本步驟的試驗目的是將經過實驗室調試的PLC機及邏輯程序，放到實際工藝流程中，通過現場工藝設備的輸入、輸出節點及連接線路進行系統運行的邏輯驗證。
試驗時，將PLC控制的工藝設備(主要指電力拖動設備)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動。按設計要求對子系統的不同運轉方式及其他控制功能，逐項進行系統模擬實驗，先確認各轉換開關、工作方式選擇開關，其他預置開關的正確位置，然后通過PLC起動系統，按聯鎖順序觀察并記錄PLC各輸出節點所對應的繼電器、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。
對模擬聯動空投實驗中不能動作的執行機構，料位開關、限位開關、儀表的開關量與模擬量輸入、輸出節點，與其他子系統的聯鎖等，視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機內強置等手段加以模擬，以協助PLC指揮整個系統按設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PLC輸出回路能否驅動繼電器、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，限位開關能否正常動作。
其方法是，在PLC控制下，機內強置對應某一工藝設備(電動機、執行機構等)的輸出節點，使其繼電器、接觸器動作，設備運轉。這時應觀察并記錄設備運輸情況，檢查設備運轉返回信號及限位開關、執行機構的動作是否正確無誤。
試驗時應特別注意，被強置的設備應懸掛運轉危險指示牌，設專人值守。待機旁值守人員發出指令后，PLC操作人員才能強置設備起動。應當特別重視的是，在整個調試過程中，沒有充分的準備，絕不允許采用強置方法起動設備，以確保安全。
8、PLC控制下的系統無負荷聯動試運轉
本步驟的試驗目的是確認經過單體無負荷試運的工藝設備與經過系統模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統是否正確，檢驗各外部節點的可靠性、穩定性。試驗前，要編制系統無負荷聯動試車方案，討論確認后嚴格按方案執行。試驗時，先分子系統聯動，子系統的連鎖用人工輔助(節點短接或強置)，然后進行全系統聯動，試驗內容應包括設計要求的各種起停和運轉方式、事故狀態與非常狀態下的停車、各種信號等。總之，應盡可能地充分設想，使之更符合現場實際情況。事故狀態可用強置方法模擬，事故點的設置要根據工藝要求確定。
在聯動負荷試車前，一定要再對全系統進行一次全面檢查，并對操作人員進行培訓，確保系統聯動負荷試車一次成功。
二、信號衰減問題的討論
(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，畫出電纜敷設圖，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)通信電纜最好采用單總線方式敷設，即由統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。PLC主機左右兩邊的I/O站數及傳輸距離應盡可能一致，這樣能保證一個較好的網絡阻抗匹配。
(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，帶75Ω電阻的終端頭應連在電纜網絡的一頭，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，必須垂直交叉。
(6)通信電纜應避免與交流電源線平行敷設，以減少交流電源對通信的干擾。同理，通信電纜應盡量避開大電機、電焊機、大電感器等設備。
(7)通信電纜敷設要避開高溫及易受化學腐蝕的地區。
(8)電纜敷設時要按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線。
三、系統接地問題的討論
(1)主機及各分支站以上的部分，其接地應用10mm2的編織銅線匯接在一起經單獨引下線接至獨立的接地網，一定要與低壓接地網分開，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、螺栓也要經過絕緣處理。
(2)I/O站設備本體的接地應用單獨的引下線引至共用接地網。
(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用接地網，在I/O站一側則不應接地。電纜接頭的接地也應通過電纜屏蔽層接至專用接地網。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)電源應采用隔離方式，即電源中性線浮地，當不平衡電流出現時將經電源中性線直接進入系統中性點，而不會經保護接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。
(5)I/O模塊的接地接至電源中性線上。
四、調試中應注意的問題
(1)系統聯機前要進行組態，即確定系統管理的I/O點數，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、用戶占用的邏輯區大小，等等。組態一經確認，系統便按照一定的約束規則運行。重新組態時，按原組態的約定生成的程序將不能在新的組態下運行，否則會引起系統錯亂。因此，第一次組態時一定要慎重，I/O站、I/O點數，寄存器數、通道端口數、用戶存儲空間等均要留有余地，必須考慮到近期的發展。但是，I/O站、I/O點數、寄存器數、端口數等的設置，都要占用一定的內存，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一定不能重新組態。
(2)對于大中型PLC機來說，由于CPU對程序的掃描是分段進行的，每段程序分段掃描完畢，即更新一次I/O點的狀態，因而大大提高了系統的實時性。但是，若程序分段不當，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的長度。
五、結語
PLC控制系統的安裝調試，是一個步調有序的系統工程，步步到位才能使調試成功，本文僅是作者經現場檢驗的經驗總結，文中所述的PLC安裝調試流程程序，應用于一系列企業內的技術改造中，既縮短了工期，又使調試試車一次成功，取得了令人滿意的結果。
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