现场调试心得

在我从事自动化的职业生涯近二十年的时间里， 我发现现场调试的工程师的能力和工作水平的高低， 对于一个项目的成败是最关键的因素。但许多工程师在赶赴现场执行任务前，缺乏必要的心理准备 和技术准备，因此，到现场后根本无法发挥自己的能力。因此，在这里把自己的一些体会写出来， 希望能够对所有的技术工程师有一些启发。 一、出发前的准备 从事PLC的技术支持的人，如果是要到现场开始进行系统调试，无论是对OEM客户，还是对 一个过程控制的系统集成，都要在事先做好一些准备工作。就像一个“驴友”出行前，要更换自己的 尤其是鞋子，带好水、食品，还要准备在野外的一些防身用品，如果是过夜的话，还要有帐篷、手 电筒等一样，作为一个职业的PLC技术支持工程师，也有不少的东西是要准备的。 首先要安排自己的行程计划和衣食住行。如果是需要住宿的话， 那么如何定机票、酒店（旅 馆、招待所），这里就不多说了。如果时间很长（如超过一个月），为了省钱，就要考虑在当地租 房子了，尤其是出发的是一个小组，而不是一个人的时候。衣食住行，这些问题与普通的旅行是一 样的，虽然这些问题对你完成任务的影响力并不亚于你的专业水平。想象一下，你到了现场，因为 食物中毒导致一个星期拉痢疾的情况会对工作造成什么样的影响，就知道该准备那些东西了。通常， 有经验的自动化公司的行政部门会为工程师考虑好这些情况，但是，作为工程师自己一定要进行确 认，看看是否所有的事情都已经安排好了。 安顿好了衣食住行的后，要准备自己的工具。作为PLC的现场调试工程师，并不需要很多的 调试工具。但是，一个螺丝刀、一台万用表，还是必备的。另外，如果要与现场的仪表传感器进行 系统联调的时候，还要有一台信号发生器来模拟现场仪表的信号，以确定当发生问题时，现场的信 号是完好的。还有，一台结实的手提电脑，是你编程和调试的必需的工具。虽然这些工具你可以要 求用户准备好，但是，作为一个职业的PLC工程师，如果连这几样工具都没有，会被用户怀疑你的职 业水平的。其它的一些仪器仪表，如果需要的话，你可以向公司或者客户提出来，让他们提前准备， 比如，示波器、稳压电源等等。毕竟这些不那么通用的仪器，通常是不可能随身携带或备用的。 有一些常被忽视的小东西，你准备了之后一定有用的。如，电气胶带、热缩套管、打火机 （你吸烟的话自然会有，没有别人也会有），束线带、还有，如果现场接线已经完成了，要准备好 一些与信号线相同的电缆，和一些固定基座的螺丝。你可能怀疑要这些做什么用，相信我，带上这 些，虽然有些只值几分钱，但到了现场后，可能会节约你一天甚至几天的时间，尤其是你去的地方 是在一个偏远的山区的时候。虽然在发货的时候厂家都有螺丝钉，但是到了现场什么都有可能发生， 如果螺丝钉不够（而这是每次都必然发生的），会引起许多问题。 除了以上的东西，就是这次调试所要带的备品备件了。虽然现场的货物清单可能会已经考 虑了备品备件的问题，但为了应付万一的情况，有些备件你最好还是自己要随身携带。首先是PLC 的基板（有的成为机架）、电源、CPU模块，因为这些是一台PLC能够工作的基础，如果现场只有一 套系统，那么这些模块就只有一个，假如没有备分的话，一旦出现故障，你的所有的工作都必须停 下来。因此最好带上一套。 其它的I/O模块和通讯模块，如果现场只有一个的，你都要考虑在多带一个。对于那些现场 已经有两块以上的模块，你就不用考虑自己带了。
当I/O模块选妥后，依据所规划之I/O点使用情形，由PLC的CPU系统自动设定I/O地址，或由使用 者自定I/O模块的地址。 (3) 梯形图程序的编写与系统配线 在确定好实际的I/O地址之后，依据系统需求的功能，开始着手梯形图程序的编写。同时，I/O 之地址已设定妥当，故系统之配线亦可着手进行。 (4) 梯形图程序的仿真与修改 在梯形图程序撰写完成后，将程序写入PLC，便可先行在PC与OpenPLC系统做在线连接，以执行 在线仿真作业。倘若程序执行功能有误，则必须进行除错，并修改梯形图程序。 (5) 系统试车与实际运转 在线上程序仿真作业下，若梯形图程序执行功能正确无误，且系统配线亦完成后，便可使系统 纳入实际运转，项目计划亦告完成。 （6）程序注释和归档 为确保日后维修的便利，要将试车无误可供实际运转的梯形图程序做批注，并加以整理归档， 方能缩短日后维修与查阅程序之时间。这是职业工程师的良好习惯，无论对今后自己进行维护，或 者移交用户，这都会带来极大的便利，而且是你的职业水准的一个体现。 以上工作中，复杂的系统规划可能需要几天甚至更长的时间，但一个简单的系统规划在一个具 有良好的职业习惯的编程工程师手中，可能只需要几个小时。 这里要强调一个问题，是十分简单但却几乎每个项目都会发生的，那就是对PLC的接线。这往往 是经验不足的工程师常常忽略的一个问题。其实，现场调试大部分的问题和工作量都是在接线方面。 有经验的工程师首先应当检查现场的接线。通常，如果现场接线是由用户或者其它的施工人员完成 的，则通过看其接线图和接线的外观，就可以对接线的质量有个大致的判断。然后要对所有的接线 进行一次完整而认真的检查。现场由于接线错误而导致PLC被烧坏的情况屡次发生，在进行真正的调 试之前，一定要认真地检查。即便接线不是你的工作，检查接线也是你的义务和责任，而且，可以 省去你后面大量的时间。
五、通讯的设置 现在的PLC大多数需要与人机界面进行连接，而下面也常常有变频器需要进行通讯，而在需要多 个CPU模块的系统中，可能不同的CPU所接的I/O模块的参量有需要协同处理的地方，或者，即使不需 要协同控制，可能也要送到某一个中央控制室进行集中显示或保存数据。即便只有一个CPU模块，如 果有远程单元的话，就牵涉到本地CPU模块与远程单元模块的通讯。此外，即使只有本地单元，CPU 模块也需要通过通讯口与编程源自文库进行通讯。因此，PLC的通讯是十分重要的。而且，由于涉及到不同 厂家的产品，通讯往往是令人头痛的问题。 PLC的通讯有RS232、RS485、以太网等几种方式。通讯协议有MODBUS、PROFIBUS、LONWORKS、 DEVICENET等等，通常以MODBUS协议使用得最为广泛，而其它的协议则与产品的品牌有关。今后，应
二、设计交底工作
如果系统设计不是你自己做的，那么在出发前，就要与系统的设计人员进行充分的沟通， 对于不清楚和不明白的地方，一定要弄清楚，确保自己清晰地理解了要完成的工作目标，和设计者 的意图。不要轻易否定设计者的方案，也不要轻易地说别人那里设计得不行。 但是，因为你是从事现场的工程师，因此，也不必过于迷信设计者。你可以提出自己的建议。比如， PLC的机架和CPU模块和I/O模块的搭配原则，可能有时候，设计师不知道你所用的 PLC的机架有4槽、 6槽和8槽，甚至12槽的，因此，也许全部都选了8槽的，而导致了几个槽的空缺，你可以建议它修改 为4槽或6槽的。 方案设计中，最容易出问题的地方是通讯，现场调试最麻烦的地方也是通讯，所以对于通 讯的部分，你必须清晰了解系统的框架结构，并且对需要进行通讯的东西在出发前就要全部进行一 遍调试，而且要确认其中的所有需要通讯的模块是可以通讯的。比如，操作台电脑、触摸屏、PLC、 变频器、其它的PLC、一些智能仪表和仪器，如果这些东西需要通讯的话，你必须要确认它们相互之 间是可以通讯的，如果你不确认的话，就要与厂家联络，并亲自再试一次。如果PLC的节点数较多， 要考虑距离和厂家CPU的限制。 如果系统较大，远程单元、本地机架数量、每个机架的模块数量的限制，并非出于系统功 能和技术上的限制，而是由于使用规范性的限制。在系统硬件组态时，要考虑这些模块的搭配作用。 对于电源模块的配置,一个资深的工程师应该能够做出比较合理的搭配。例如，电源模块通 常有5A和10A的分别，如果模块较少，可以选用功率小的电源模块，如果模块较多，则应该选用大功 率的电源模块。 而一般， 如果现场仪表需要PLC也供应24V直流电源而不是采用外部电源供电 （如RTU） 的情景，通常CPU所在的机架上选用大功率的电源比较合理。 此外，在I/O模块的安装时，根据不同的系统，通常同型号的模块放置在一起。但是，如果 对于输出模块与输入模块形成回路的， 则可以将一个回路的参量所涉及的模块放置在一个机架上 （或 一个CPU所控制的机架上）比较合理。有的设计师在设计的时候不会考虑这一点，你可以调整过来。 在选型的时候，因为各种PLC都有大型、中型、小型的分别，这些分别主要是由CPU模块的 性能不同造成的。在实际上，并非一定大型的功能就是合适的。除了价格方面的考量之外，主要是， 如果控制点数不多，小型的CPU模块完全可以胜任，则小型的CPU反而比大型的CPU模块工作还要可靠 一些。因为，小型的CPU所涉及的资源少，而大型CPU的资源多，在程序执行中，为处理那些程序不 需用到的资源时，也要分配时间去处理，这样不仅造成资源的浪费，可能在程序处理上不及小型CPU 可以更单纯和稳定地工作。 在设计交底的过程中要指出的是，对于设计中的任何变更，你只能提建议，而不是擅自做 修改。因为，你的职责是按照设计施工，而不是设计，因此，对于任何你发现的不合理的东西，你 可以提出意见，但必须要等到设计变更确认书下到你手里后，你才能按照变更后的设计工作，尽管 这个变更可能是你的意见。还有，即使最初的设计也是你做的，你在变更后，也要通知客户，并取 得客户的书面同意。
三、装机步骤
到了现场后，进行系统安装前，需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求，这一点可 以参考各类产品的使用手册。但无论什么PLC，要不能装设在下列场所：含有腐蚀性气体之场所，阳
光直接照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化学物质容易侵入的地方， 有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件移位的地方。 如果必须要在上面的环境使用，则要为制作合适的控制箱，采用规范和必要的防护措施。 如果需要在野外极低温度下使用，可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各 制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。 在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：控制箱内空气流通是否 顺畅(各装置间须保持适当的距离)，变压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力 线与信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是否需预留空间，供日后系 统扩充使用。 除了上述注意事项之外，还有其它注意事项要留意。 首先比较重要的是静电的隔离。静电是无形的杀手，但可能因为不会对人造成生命危险， 所以许多人常常忽视它。在中国的北方、干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件 的因素。虽然你被静电打到的话，只不过是轻微的酥麻，但这对PLC和其它任何电子器件就足以致命 了。 要避免静电的冲击有下列三种方式：在进行维修或更换组件时，请先碰触接地的金属，以 去除身上的静电；不要碰触电路板上的接头或是IC接脚；电子组件不使用时，请用有隔离静电的包 装物， 将组件放置在里面。 想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿， 而那些静电会导致这个婴儿死亡， 你就会更容易以正确的态度对待这个问题了。 基座安装(RACK)时，在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺寸， 标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座牢固为止。在装上电源供应模块前，必须同时注意电源线 上的接地端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系列的问题，静电、浪 涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能够工作，因此，不少经验不足的工程师就误以为接地 不那么重要了。这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，虽然你正常前进的时候，保护缆绳没 有任何作用，但一旦你失足的时候，没有那根绳子，你的生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC 系上保护缆绳。 在I/O模块安装时，须注意如下事项：I/O模块插入机架上的槽位前，要先确认模块是否为 自己所预先设计的模块；I/O模块在插入机架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合 的；模块固定螺丝务必锁紧；接线端子排插入后，其上下螺丝必须旋紧。由于现场的变压器、电机 等影响，多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中松开。 四、硬件模块的组态和确认 对于各种PLC的现场硬件组态和软件调试， 通常有经验的工程师应该先花一些时间对自己的现场 工作进行一个简单的规划，通常应当采取如下的步骤： (1) 系统的规划 首先，必须深入了解系统所需求的功能，并调查可能的控制方法，同时与用户或设计院共同探 讨最佳之操作程序，根据所归纳之结论来拟定系统规划，决定所采行的PLC系统架构、所需之I/O点 数与I/O模块型式。 (2) I/O模块选择与地址设定