PLC的時序和調試工具

在分析繼電器控制邏輯或者模擬電路時,只需要考慮信號之間的相互關係,很少考慮先後順序,因為在這些系統裡,信號是以光速傳播的,結果會立即生效,將結果反饋給前端進行輸入,沒有延遲。

但是,對於PLC來說,它的核心是一個CPU。和所有的計算機一樣,程序指令的執行是有先後順序的,並且是一遍一遍循環掃描的。在一次掃描的過程中,後續的結果不能立即被前面的程序所使用的,必須等到下一次掃描,才能有效。因此,編制PLC程序時,尤其是複雜邏輯時,必須有清晰的時序概念(時序,就是按照時間先後順序的意思)。學習PLC時,時序是一塊重要內容。

舉個排水泵自動控制的例子(僅給出自動相關的I/O點),其工作原理:輸入有低液位和高液位兩個開關信號(都用浮子開關檢測,浮子抬起時,信號為高電平,低頭時,信號為低電平),輸出為泵啟動的信號。PLC裡梯形圖只用一段簡單程序就可以實現高液位啟動,低液位停止的功能,其邏輯和工作時序,如圖1所示。

PLC的時序和調試工具


PLC的時序和調試工具

圖1 水泵邏輯及工作時序圖

對於PLC的調試,首先要用PLC編程軟件。這些編程軟件都能夠監控各個變量、程序圖的狀態,這是基本功能,否則是不能進行調試的。對於大部分慢的、簡單的邏輯,編程軟件的基本功能就足夠完成調試任務。

但是,如果邏輯比較複雜,跨很多頁面,或者信號變化很快,單靠肉眼觀察實時狀態,並進行邏輯思考,是非常困難的。編程軟件大部分會提供變量監控表,將需要關心的變量都放進去,點擊監控,即可實時刷新狀態,這可以一定程度解決大量變量監控的問題。但是,對於複雜邏輯或者變化速度較快的程序,就需要藉助時序圖的工具,將變化過程記錄下來,在事後慢慢分析。

還說上面水泵控制的簡單例子,如果遇到一個現象,水泵啟動後,偶爾會在到達低液位前停止,什麼原因呢?可能是低液位信號抖動,也可能是輸出的接線鬆動等,這時候如果能得到當時的時序圖,就很容易判斷了。如果時序圖如圖2所示,我們就可以判斷是低液位信號不可靠導致,去檢查低液位信號的接線或者浮子開關即可。如果時序圖如圖3所示,則需要檢查控制命令的輸出接線和電機主迴路。

PLC的時序和調試工具

圖2 水泵控制時序圖1


PLC的時序和調試工具

圖3 水泵控制時序圖2

可惜,大部分的編程軟件是不提供時序圖功能的。還好,現在有一些第三方的錄波軟件,可以實現時序錄波功能。第三方通用錄波軟件是指那些非PLC廠家開發的,能對多種PLC進行連續錄波的軟件(有些只能對單一PLC進行錄波),比較常見的是PLC-ANALYZER、IBA。這兩個軟件都是國外的軟件,價格昂貴,無免費使用部分。一般PLC工程師無法承受。國內也出現了一些與IBA類似的錄波軟件,比如京城瑞達的錄波軟件,價格也較高,且只隨項目銷售。國內新出現的PLC-Recorder錄波軟件,與PLC-ANALYZER風格、性能類似(主界面見圖4),但是價格極其低廉,且其80%的功能都可以長期免費使用。

PLC的時序和調試工具

圖4 PLC-Recorder錄波軟件的主界面

除了程序調試和故障排查,錄波軟件還能用於記錄用戶關心的數據,用於後續分析,比如:記錄電機的電流曲線,可以用於觀察啟動過程是否正常。記錄流量、壓力等工藝參數,查看生產是否穩定、傳感器是否正常、閉環控制器性能是否合適等等。記錄的數據如果和生產節奏等有關,則可以導出後,用於生產效率、控制過程等分析。

總的來說,PLC工程師一定要有時序概念,並掌握錄波和分析波形的工具。由於波形裡包含著大量信息,因此,利用錄波軟件進行編程調試可以起到事半功倍的效果。


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