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基于工控机组态与PLC控制系统的调试

作者：王勇

来源：《硅谷》2011年第10期

摘要： 工控机组态和PLC控制系统是工业自动化的重要控制核心，也就是自动化生产的大脑。基于工控机组态与PLC控制系统的调试中应当从统一时间、控件复位、硬件保护、PLC系统调整这几个方面入手，这样才能保证调试的完整性。

关键词： 扫描时间；响应时间；系统复位；硬件安全；PLC调整

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520180－01

当今在工业自动化控制领域中主要的控制方式是利用工控机和PLC联合控制模式。这种方式主要是利用工控机和PLC之间的数据传输和交互控制来实现对工业自动化设备的控制。其中IPC与PLC之间的信息交换是系统最重要环节，目前主要有两种通信方式，一种是在上位机采用组态软件对PLC进行监控，并处理具体的系统信息，组态软件使用方便，功能全面，而且控制界面丰富，但是其价格昂贵；另一种方法是利用编写程序软件自行编写系统监控软件以此形成对工控机和PLC的联合控制，这种方法针对性强、成本低廉。目前这两种方法都有在不同的工控领域中得到了应用，并以此为基础形成了工控机和PLC的联合控制系统。 工控机与PLC的控制系统的建立，其整个过程就是将工控机组态软件PLC和控制界面联系起来，形成一个完整的监控系统的过程。所以调试的工程也就是对系统软硬件和PLC程序的调试。一般对以下几个方面进行测试。 1 数据扫描时间和响应时间的调试

在工控机和PLC控制系统中，一个最重要的参数就是系统时间，因为工控机和PLC要完成一个控制动作必须要有一个信号输入和输出的过程，所以在PIC执行程序的过程中需要多少时间，扫描时间即一个输入信号的多少时间，PIC经过多长时间（响应时间）处理并输出信号，这都是重要的系统参数。一般将扫描时间分为四个部分：共同部分，清除时间监视器、检查存储器；数据输入、输出；执行指令；执行外围设备指令。时间监视器是PIC内部用来测量扫描时间的一个定时装置，所谓扫描时间，是执行上面4个部分的总体时间。扫描时间的多少决定了系统的设置，I/O的点数，程序使用的质量和外围数据的处理等。

在一个控制系统硬件设计确定后，扫描时间主要取决于软件指令设计；这时从PC收到一个输入信号到向输出端输出一个控制信号所需的时间，就是该系统的响应时间。应当注意的是，响应的时间是可以改变的，这主要取决于扫描周期的长短。如一般的工作过程是：在一个扫描周期结束后，收到一个输入信号，下一个扫描周期结束后时，再次收到一个输入信号，下

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一个扫描周期开始，如此循环。如果下一个扫描周期开始的时候，此次输入的信号就起作用，这时系统响应时间最短，即输入延迟时间、扫描周期、输出延迟时间三者的和，如果在扫描周期开始收到了一个输入信号，在扫描周期内该信号没有起到作用，只能等到下一个扫描周期才能起到作用，这时，这个输入信号的响应时间最长，它是输入延迟时间，输出延迟时间三者的和，因此，一个信号的最小响应时间和最大响应时间的计算公式为： 最小的响应时间=输入延迟时间+扫描时间+输出延迟时间 最大的响应时间=延迟时间+2×扫描时间+输出延迟时间

按照公式来看，输入信号的响应时间有扫描周期决定，扫描周期一方面取决于系统硬件，另一方面取决于软件设计中的指令和指令的数量。在工控机与PLC自动控制系统调试的过程中需要对此进行重点的测定和调整。例如：在使用中出现一个动作过程的启动要靠特定的过程来完成，这样的过程是通过信号的输入和输出来完成的，实际的控制时序是，一个动作完成后再进行下一个动作，如果在生产中控制程序不进行中间过程而直接开始下一个动作时，这就是系统中某个指令或者上位机和下位机间出现了响应时间的错误。所以在工控机组态与PLC控制系统的调试中首先应当对扫描时间和响应时间进行调试。 2 软件复位的调试

在PLC控制系统中最简单的控制方式也就是对继电器的控制。保持继电器实现的是基本的记忆功能，记录机械的运转情况，控制机械运转的正常时序，并实现控制的安全、技术、准确，通常的动作是当一个机械动作完成时，其控制信号就会用来终止此次动作，并同时开启下一个机械动作，这个过程需要的是时间继电器的正常复位。可见，在生产过程中如果保持继电器不能按照指令正常复位，那么机械将会产生误动，所以在设计系统时，一般采用的方法是设置硬件复位按钮，需要的时候就能够让保持继电器、定时器、计数器、高速计数器等强制复位，在工控机和PLC系统调试中应当注意对这些元件的检查。如果发展这些元件因为使用次数过多而出现复位失效的时候，应人为地设置软件复位信号作为内部信号，以确保保持继电器有效复位，使系统在任何情况下均正常运转。 3 系统硬件电路调试

工控机和PLC控制系统的硬件电路调试，当一个两线式传感器，如光电开关，接近开关或限位开关等，作为输入信号装置被置被接到工控机组态和PLC的输入端时，漏电流可能会导致输入信号为ON，在系统调试中，如果偶尔产生误动作，有可能是漏电流产生的错误信号引起的。为了防止这种情况发生，在调试硬件电路时，应确保输入端接一个并联电阻。不同型号的PLC漏电流值可查阅厂商提供的产品手册，在硬件电路上做这样的处理，可有效地避免由于漏电流产生的误动作。 4 系统中PLC控制程序的调试

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PLC控制系统程序调试一般包括I/O端子测试和系统调试两部分内容，良好调试步骤有利于加速调试过程。

1）I/O端子测试。用手动开关暂时代替现场输入信号，以手动方式逐一对PLC输入端子进行检查、验证，PLC输入端子指示灯点亮，表示正常；反之，应检查接线是I/O点坏。我们可以编写一个小程序，输出电源良好情况下，检查所有PLC输出端子指示灯是否全亮。PLC输入端子指示灯点亮，表示正常。反之，应检查接线是I/O点坏。

2）系统调试。系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于PLC中，运行PLC进行调试。将PLC与现场设备连接。正式调试前全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接线、设备连接线、I/O连线等。保证整个硬件连接正确无误情况下即可送电。

把PLC控制单元工作方式设置为“RUN”开始运行。反复调试消除可能出现各种问题。调试过程中也可以实际需求对硬件作适当修改以配合软件调试。应保持足够长运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行：对每一个现场信号和控制量做单独测试；检查硬件/修改程序；对现场信号和控制量做综合测试；带设备调试；调试结束。

参考文献：

[1]代淑芬，如何利用PLC设计工业控制系统[J].无锡南洋学院学报，2007（03）.

[2]刘汀，PLC与工控组态在实际应用经验探讨[J].科技创新导报，2009（16）.

[3]谢书华，浅谈PLC在工业领域应用中应注意的问题[J].中国新技术新产品，2009（13）. [4]郝天祥，PLC的故障诊断和维护[J].山西电子技术，2009（03）. [5]马源，浅谈PLC控制系统调试[J].南钢科技与管理，2009（01）. [6]李桂兰，浅谈PLC技术在使用中的问题[J].矿山机械，2008（20）. 作者简介：

王勇（1971-），男，汉族，江西赣州人，本科，广东纺织职业技术学院，研究方向：工业电气自动化。