四、硬件模塊的組態(tài)和確認
對于各種PLC的現場(chǎng)硬件組態(tài)和軟件調試，通常有經(jīng)驗的工程師應該先花一些時(shí)間對自己的現場(chǎng)工作進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的規劃，通常應當采取如下的步驟：
(1) 系統的規劃
首先，必須深入了解系統所需求的功能，并調查可能的控制方法，同時(shí)與用戶(hù)或設計院共同探討最佳之操作程序，根據所歸納之結論來(lái)擬定系統規劃，決定所采行的PLC系統架構、所需之I/O點(diǎn)數與I/O模塊型式。
(2) I/O模塊選擇與地址設定
當I/O模塊選妥后，依據所規劃之I/O點(diǎn)使用情形，由PLC的CPU系統自動(dòng)設定I/O地址，或由使用者自定I/O模塊的地址。
(3) 梯形圖程序的編寫(xiě)與系統配線(xiàn)
在確定好實(shí)際的I/O地址之后，依據系統需求的功能，開(kāi)始著(zhù)手梯形圖程序的編寫(xiě)。同時(shí)，I/O之地址已設定妥當，故系統之配線(xiàn)亦可著(zhù)手進(jìn)行。
(4) 梯形圖程序的仿真與修改
在梯形圖程序撰寫(xiě)完成后，將程序寫(xiě)入PLC，便可先行在PC與OpenPLC系統做在線(xiàn)連接，以執行在線(xiàn)仿真作業(yè)。倘若程序執行功能有誤，則必須進(jìn)行除錯，并修改梯形圖程序。
(5) 系統試車(chē)與實(shí)際運轉
在線(xiàn)上程序仿真作業(yè)下，若梯形圖程序執行功能正確無(wú)誤，且系統配線(xiàn)亦完成后，便可使系統納入實(shí)際運轉，項目計劃亦告完成。
（6）程序注釋和歸檔
為確保日后維修的便利，要將試車(chē)無(wú)誤可供實(shí)際運轉的梯形圖程序做批注，并加以整理歸檔，方能縮短日后維修與查閱程序之時(shí)間。這是職業(yè)工程師的良好習慣，無(wú)論對今后自己進(jìn)行維護，或者移交用戶(hù)，這都會(huì )帶來(lái)極大的便利，而且是你的職業(yè)水準的一個(gè)體現。
以上工作中，復雜的系統規劃可能需要幾天甚至更長(cháng)的時(shí)間，但一個(gè)簡(jiǎn)單的系統規劃在一個(gè)具有良好的職業(yè)習慣的編程工程師手中，可能只需要幾個(gè)小時(shí)。
這里要強調一個(gè)問(wèn)題，是十分簡(jiǎn)單但卻幾乎每個(gè)項目都會(huì )發(fā)生的，那就是對PLC的接線(xiàn)。這往往是經(jīng)驗不足的工程師常常忽略的一個(gè)問(wèn)題。其實(shí)，現場(chǎng)調試大部分的問(wèn)題和工作量都是在接線(xiàn)方面。有經(jīng)驗的工程師首先應當檢查現場(chǎng)的接線(xiàn)。通常，如果現場(chǎng)接線(xiàn)是由用戶(hù)或者其它的施工人員完成的，則通過(guò)看其接線(xiàn)圖和接線(xiàn)的外觀(guān)，就可以對接線(xiàn)的質(zhì)量有個(gè)大致的判斷。然后要對所有的接線(xiàn)進(jìn)行一次完整而認真的檢查�，F場(chǎng)由于接線(xiàn)錯誤而導致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調試之前，一定要認真地檢查。即便接線(xiàn)不是你的工作，檢查接線(xiàn)也是你的義務(wù)和責任，而且，可以省去你后面大量的時(shí)間。
五、通訊的設置
現在的PLC大多數需要與人機界面進(jìn)行連接，而下面也常常有變頻器需要進(jìn)行通訊，而在需要多個(gè)CPU模塊的系統中，可能不同的CPU所接的I/O模塊的參量有需要協(xié)同處理的地方，或者，即使不需要協(xié)同控制，可能也要送到某一個(gè)中央控制室進(jìn)行集中顯示或保存數據。即便只有一個(gè)CPU模塊，如果有遠程單元的話(huà)，就牽涉到本地CPU模塊與遠程單元模塊的通訊。此外，即使只有本地單元，CPU模塊也需要通過(guò)通訊口與編程器進(jìn)行通訊。因此，PLC的通訊是十分重要的。而且，由于涉及到不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品，通訊往往是令人頭痛的問(wèn)題。
PLC的通訊有RS232、RS485、以太網(wǎng)等幾種方式。通訊協(xié)議有MODBUS、PROFIBUS、LONWORKS、DEVICENET等等，通常以MODBUS協(xié)議使用得最為廣泛，而其它的協(xié)議則與產(chǎn)品的品牌有關(guān)。今后，應該是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議會(huì )越來(lái)越普遍。
PLC與編程器或手提電腦的通訊大部分采用RS232協(xié)議的串口通訊。用戶(hù)在進(jìn)行程序下載和診斷時(shí)都是這種方式，但是，這種通訊的方式絕不僅限于此。在大量的機械設備控制系統中，PLC都是采用這種方式與人機界面進(jìn)行通訊的。人機界面通常也是采用串口，協(xié)議則以MODBUS為主，或者是專(zhuān)門(mén)的通訊協(xié)議。而界面方面則由HMI的廠(chǎng)家提供軟件來(lái)進(jìn)行設計。
現在的PANEL PC也有采用這種方式來(lái)進(jìn)行通訊的，在PANEL PC上運行一些組態(tài)軟件，通過(guò)串口來(lái)存取OpenPLC的數據，由于PANEL PC的逐漸輕型化和價(jià)格的下降，這種方式也越來(lái)越多地被使用。
在需要對多臺PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候，如果PLC的數量不是很多（15個(gè)節點(diǎn)以?xún)龋�、數據傳輸量不大的系統，常采用的方式是通過(guò)RS485所組成的一個(gè)簡(jiǎn)單串行通訊口連接的通訊網(wǎng)絡(luò )。由于這種通訊方式編程簡(jiǎn)單，程序運行可靠，結構也比較合理，因此很受離散制造行業(yè)的工廠(chǎng)工程師的歡迎。在總的I/O點(diǎn)數不超過(guò)上10000個(gè)，開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)占80%以上的系統，都可以采用這種通訊方式能夠穩定而可靠地運行。
如果對通訊速度要求較高的場(chǎng)合，可以采用點(diǎn)到點(diǎn)的以太網(wǎng)通訊方式。使用控制器的點(diǎn)到點(diǎn)通訊指令，通過(guò)標準的以太網(wǎng)口，用戶(hù)可以在控制器之間或者擴展控制器的存儲器之間進(jìn)行數據交換。這PLC較為廣泛使用的一種多CPU模塊的通訊方式，與串口的RS485所構成的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )相比，由于以太網(wǎng)的速度大大加快，加上同樣具有連接簡(jiǎn)單，編程方便的優(yōu)勢，更方便的是，與上位機可以直接通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，因此很受用戶(hù)的歡迎。甚至，在一些單臺PLC和一臺PANEL PC構成的人機界面的系統中，由于PANEL PC中通常有內置的以太網(wǎng)口，也有用戶(hù)采用這種通訊方式。目前，OpenPLC對一些SCADA系統和連續流程行業(yè)的遠程監控系統和控制系統，基本上采用這樣的方式。
還有一種分布式網(wǎng)絡(luò )在大型PLC系統中是最為廣泛考慮的結構。通過(guò)使用人機界面(HMI)和DDE 服務(wù)器均可獲得對象控制器的數據，同時(shí)可以通過(guò)Internet遠程獲得該控制器的數據。各個(gè)CPU獨立運行，通過(guò)以太網(wǎng)結構采用C/S方式進(jìn)行數據的存取。數據的采集和控制功能的實(shí)現都在OpenPLC的CPU模塊中實(shí)現，而數據的保存則在上位機的服務(wù)器中完成。數據的顯示和打印等則通過(guò)HMI界面和組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現。
六、軟件調試
PLC的內部固化了一套系統軟件，使得你開(kāi)始能夠進(jìn)行初始化工作和對硬件的組態(tài)。PLC的啟動(dòng)設置、看門(mén)狗、中斷設置、通訊設置、I/O模塊地址識別都是在PLC的系統軟件中進(jìn)行的。
每種PLC都有各自的編程軟件作為應用程序的編程工具，常用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言，也有ST、IL和其它的語(yǔ)言。如何使用編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，這里就不細述了。
但是，用一種編程語(yǔ)言編出十分優(yōu)化的程序，則是工程師編程水平的體現。每一種PLC的編程語(yǔ)言都有自己的特色，指令的設計與編排思路都不一樣。如果對一種PLC的指令十分熟悉，就可以編出十分簡(jiǎn)潔、優(yōu)美、流暢的程序。例如，對于同樣的一款PLC的同樣一個(gè)程序的設計，如果編程工程師對指令不熟悉，編程技巧也差的話(huà)，需要1000條語(yǔ)句；但一個(gè)編程技巧高超的工程師，可能只需要200條語(yǔ)句就可以實(shí)現同樣的功能。程序的簡(jiǎn)潔不僅可以節約內存，出錯的概率也會(huì )小很多，程序的執行速度也快很多，而且，今后對程序進(jìn)行修改和升級也容易很多。
所以，雖然說(shuō)所有的PLC的梯形圖邏輯都大同小異，一個(gè)工程師只要熟悉了一種PLC的編程，再學(xué)習第二個(gè)品牌的PLC就可以很快上手。但是，工程師在使用一個(gè)新的PLC的時(shí)候，還是應該仔細將新的PLC的編程手冊認真看一遍，看看指令的特別之處，尤其是自己可能要用到的指令，并考慮如何利用這些特別的方式來(lái)優(yōu)化自己的程序。
各個(gè)PLC的編程語(yǔ)言的指令設計、界面設計都不一樣，不存在孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題，主要是風(fēng)格不同。我們不能武斷地說(shuō)三菱PLC的編程語(yǔ)言不如西門(mén)子的STEP7，也不能說(shuō)STEP7比ROCKWELL的RSLOGIX要好，所謂的好與不好，大部分是工程師形成的編程習慣與編程語(yǔ)言的設計風(fēng)格是否適用的問(wèn)題。
現場(chǎng)常常需要對已經(jīng)編好的程序進(jìn)行修改。修改的原因可能是用戶(hù)的需求變更了，可能是發(fā)現了原來(lái)編程時(shí)的錯誤，或者是PLC運行時(shí)發(fā)生了電源中斷，有些狀態(tài)數據會(huì )丟失，如非保持的定時(shí)器會(huì )復位，輸入映射區會(huì )刷新，輸出映射區可能會(huì )清零，但狀態(tài)文件的所有組態(tài)數據和偶然的事件如計數器的累計值會(huì )被保存。
工程師在這個(gè)時(shí)候可能會(huì )需要對PLC進(jìn)行編程，使某些內存可以恢復到缺省的狀態(tài)。在程序不需要修改的時(shí)候，可以設計應用默認途徑來(lái)重新啟動(dòng)，或者利用首次掃描位的功能。
所有的智能I/O模塊，包括模擬量I/O模塊，在進(jìn)入編程模式后或者電源中斷后，都會(huì )丟失其組態(tài)數據，用戶(hù)程序必須確認每次重新進(jìn)入運行模式時(shí)，組態(tài)數據能夠被重新寫(xiě)入智能I/O模塊。
在現場(chǎng)修改已經(jīng)運行時(shí)常被忽略的一個(gè)問(wèn)題是，工程師忘記將PLC切換到編程模式，雖然這個(gè)錯誤不難發(fā)現，但工程師在疏忽時(shí)，往往會(huì )誤以為PLC發(fā)生了故障，因此耽誤了許多時(shí)間。
另外，在PLC進(jìn)行程序下載時(shí)，許多PLC是不允許進(jìn)行電源中斷的，因為這時(shí)，舊的程序已經(jīng)部分被改寫(xiě)，但新的程序又沒(méi)有完全寫(xiě)完，因此，如果電源中斷，會(huì )造成PLC無(wú)法運行，這時(shí)，可能需要對PLC的底層軟件進(jìn)行重新裝入，而許多廠(chǎng)家是不允許在現場(chǎng)進(jìn)行這個(gè)操作的。大部分新的PLC已經(jīng)將用戶(hù)程序與PLC的系統程序分開(kāi)了，可以避免這個(gè)問(wèn)題。
七、結語(yǔ)
現場(chǎng)工程師的工作是十分重要的。要想成為一個(gè)優(yōu)秀的現場(chǎng)工程師，首先要對現場(chǎng)的工作有熱情甚至激情，然后要有嚴謹和耐心的態(tài)度�，F場(chǎng)的工作環(huán)境不想在自己的公司里那么舒適，常常是又臟又亂的，而且由于有工期和時(shí)間的限制，壓力也很大。而且，要面對用戶(hù)和其它專(zhuān)業(yè)(如電氣、儀表、工藝、管線(xiàn)施工等）的現場(chǎng)人員的要求和指責，需要有協(xié)調和靈活變通的能力。另外，現場(chǎng)工程師與研發(fā)工程師在工作中有一個(gè)很大的不同點(diǎn)在于，在現場(chǎng)，你的最重要的任務(wù)是保證系統能夠按時(shí)正常運行。如果一個(gè)方案暫時(shí)走不通，要立即考慮第二甚至第三方案，哪怕是先將就一下，也要使系統能夠先正常工作起來(lái)。而研發(fā)工作是不能變通的，你要實(shí)現這個(gè)功能，必須用這個(gè)辦法，其它方法雖然可以實(shí)現，但你是不能使用的。許多現場(chǎng)工程師由于不了解這個(gè)差別，常常在現場(chǎng)鉆入牛角尖，一條路走到死，結果導致了現場(chǎng)調試工作的延誤。這也是為什么一個(gè)優(yōu)秀的研發(fā)工程師往往并不是一個(gè)好的現場(chǎng)工程師的原因�，F場(chǎng)的工程師必須有開(kāi)放的頭腦和靈活的心態(tài)，當然是建立在嚴謹的工作態(tài)度的基礎之上的。
此外，盡管現場(chǎng)工作壓力十分巨大，但要注意勞逸結合。有時(shí)候，三天三夜不離開(kāi)現場(chǎng)似乎是必要的。但對于一個(gè)編程和調試工程師來(lái)說(shuō)，可能回去睡它一個(gè)好覺(jué)，工作一定會(huì )完成得更快。如果在現場(chǎng)的調試時(shí)間很長(cháng)，則抽出一兩天放松一下，也是十分必要的。有時(shí)候，游山玩水也是工作。
另外，一個(gè)優(yōu)秀的現場(chǎng)工程師，主要依靠的是工作經(jīng)驗的積累，與個(gè)人的天分關(guān)系不大，只要勤懇，并做過(guò)足夠多的項目，那么絕大多數人都是可以成為一個(gè)優(yōu)秀的現場(chǎng)工程師的。所需要的時(shí)間？可能是三年五年，也可能是半年一年。
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