PLC自动控制系统调试研究

高林波

【摘 要】在自动控制系统的调试过程中，系统投入送行后发现控制工艺过程与设计的控制时序不一致。这可能与多种因素有关，现针对PLC自动化控制系统存在一系问题进行如下分析。

【关键词】PLC自动控制系统；设计原则；调试方法

PLC实现自动控制系统。其控制功能基本能是通过设计软件实现。这种软件是利用PLC厂商提供的指令系统，根据机械设备的工艺流程来设计的。这些指令基本都不能直接操作计算机的硬件，程序设计者不能直接操作计算机的硬件，减少了软件设计的难度，使得系统的设计周期缩短，同时又带来了控制系统其他方面的问题在实际调试过程中，有时出现这样的情况，一个软件系统从理论上推敲能完全符合机械设备的工艺要求，而在运行过程中无论如何也不能投入正常运转，在系统调试过程中，除考虑软件设计的方法外，还可以从以下几个方面寻求解决的途径。

1.扫描击期和响应时间

用PC设计一个控制系统时，一个最重要的参数就是时间，PC执行程序中的所有指令要用多少时间，（扫描时间）有：一个输入信号经过PC多长时间后才能有一个输出信号（响应时间）掌握这些参数，对设计和调试控制系统无疑非常重要。

当PC开始运行之后，它串行地执行存储器中的程序。我们可以把扫描时间分为4个部分。例如，清除时间监视器和检查程序存储器。数据输入，输出，执行指令。执行外围设备指令。

时间监视器是PC内部用来测量扫描时间的一个定时器，所谓扫描时间，是执行上面4个部分总共花费的时间。扫描时间的多少取决于系统的购置，I/0的点数，程序中使用的指令及外围设备的连接，当一个系统的硬件设计定型后，扫描时间主要取决软件指令的长短从PC收到一个输入信号向拿出端输出一个控制信号所需的时间，叫响应时间，响应时间是可变的，例如，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，收到一个输入信号，下一个扫描周期一开始，这个输入信号就起作用，这时，这个输入信号的响应时间最短，它是输入延迟时间，扫描周期时间，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，在扫描周期内该输入信号不会起作用，只能等到下一个扫描周期才能起作用，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+输出延迟时问。最大的响应时间：二延迟时间+2x扫描时间+输出延迟时间。

从上面的响应时间估算公式可以看出，输入信号的响应时间由扫描周期决定，扫描周期一方面取决于系统的硬件配置，另一方面由控制软件中使用的指令和指令的条数决定，在砌块成型机自动控制系统调试过程中发生这样的情况，自动推板过程（把砌块从成型台上送到输送机上的过程）的启动，要靠成型工艺过程的完成信号来启动，输送砖坯的过程完成同时完成了送板的过程，通知控制系纺可以完成下一个成型过程。

单从程序的执行顺序上考察，控制时序的安排是正确的，可是，在凋试的过程中发现。系统实际的控制时序是，当第一个成型过程完成后，并不进行自动推板过程，而是直接开始下一个成型过程，遇到这种情况，设计者和用户的第一反应一般都是怀疑程序设计错误。经反复检查程序，未发现错误，这时才考虑到可能是指令的响应时间产生了问题。砌块成型机的控制系统是一个庞大的系统，其软件控制指令达五六百条。成型过程启动信号，由一个成型过程的结束信号和有板信号产生，这时，就将产生这样的情况，在某个扫描周期内扫描到HR002信号，在执行置位推板过程，直接进行下一个成型过程，这可能是由于输入信号的响应时间过长引起的，在这种情况下，由于硬件配置不能改变，指令条数也不可改变，处理过程中，设法在软件上做调整，使成型过程结束信号早点发生，问题得到了解决。

2.软件复位

在PLC程序设计中使用最平常的一种是称为保持继电器的内部继电器。PLC的保持继电器从HR000到HR915，共10×16个，另一种是定时器或计数器从TIM00到TM47（CNT00或CNT47））共48个（不同型号的PLC保持继电器，定时器的点数不同）。其中，保持继电器实现的是记忆的功能，记忆着机械系统的运转状况，控制系统的运转的正常时序，在时序的控制上，为实现控制的安全性.及时性、准确性、通常采用当一个机械动作守成时，其控制信号（由保持继电器产生）用来终止上一个机械劫作的同时，启动下一个机械动作的时间继电器不能正常被复位的情况，在开机前，如果不强制使保持继电器复位，将会产生机械设备的误动作，系统设计时，通常采用的方法是设置硬件复位按钮，需要的时候，能够使保持继电器，定时器、计数器、高速计数器强制复位，在控制系统的调试中发现，如果使用保持继电器，定时器、计数器、高速计数器次数过多，硬件复位的功能很多时候会不起作用，也就是说，硬件复位的方法何时不能准确，及时地使PLC的内部继电器、定时器计数器复位，从而导致控制系统不能正常运转，在调试过程中，人为地设置软件复位信号作为内部信号，可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.硬件电路

PLC的组成的控制系统硬件电路。当一个两线式传感器，例如光电开关，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，在设计硬件电路时，在输入端接一个并联是阻，并联电阻的计算公式：

其中，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.总结

PLC自动化控制系统的调试可能出现问题带有很大的随机性，本文根据作者的自动化控制系统的调试过程所遇到的问题以及解决的方法，把问题归结为三种情况，并提出相应的解决方案，对PLC设计人员和使用人员有一定参考价值。