PLC現(xiàn)場工程師工作指南教學(xué)資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PLC現(xiàn)場工程師工作指南-PLC現(xiàn)場工程師工作指南發(fā)布人：HYPERLINK/profile/?uid=F-B75A-25A599C82511t_blankszekwan發(fā)布于：2007-8-2610:37:0019609人閱讀|147條評論在我從事自動化的職業(yè)生涯近二十年的時間里，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)試的工程師的能力和工作水平的高低，對于一個項目的成敗是最關(guān)鍵的因素。但許多工程師在趕赴現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)前，缺乏必要的心理準備和技術(shù)準備，因此，到現(xiàn)場后根本無法發(fā)揮自己的能力。因此，在這里把自己的一些體會寫出來，希望能

2、夠?qū)λ械募夹g(shù)工程師有一些啟發(fā)。一、出發(fā)前的準備從事PLC的技術(shù)支持的人，如果是要到現(xiàn)場開始進行系統(tǒng)調(diào)試，無論是對OEM客戶，還是對一個過程控制的系統(tǒng)集成，都要在事先做好一些準備工作。就像一個“驢友”出行前，要更換自己的服裝尤其是鞋子，帶好水、食品，還要準備在野外的一些防身用品，如果是過夜的話，還要有帳篷、手電筒等一樣，作為一個職業(yè)的PLC技術(shù)支持工程師，也有不少的東西是要準備的。首先要安排自己的行程計劃和衣食住行。如果是需要住宿的話，那么如何定機票、酒店（旅館、招待所），這里就不多說了。如果時間很長（如超過一個月），為了省錢，就要考慮在當?shù)刈夥孔恿?，尤其是出發(fā)的是一個小組，而不是一個人的時候

3、。衣食住行，這些問題與普通的旅行是一樣的，雖然這些問題對你完成任務(wù)的影響力并不亞于你的專業(yè)水平。想象一下，你到了現(xiàn)場，因為食物中毒導(dǎo)致一個星期拉痢疾的情況會對工作造成什么樣的影響，就知道該準備那些東西了。通常，有經(jīng)驗的自動化公司的行政部門會為工程師考慮好這些情況，但是，作為工程師自己一定要進行確認，看看是否所有的事情都已經(jīng)安排好了。安頓好了衣食住行的后，要準備自己的工具。作為PLC的現(xiàn)場調(diào)試工程師，并不需要很多的調(diào)試工具。但是，一個螺絲刀、一臺萬用表，還是必備的。另外，如果要與現(xiàn)場的儀表傳感器進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時候，還要有一臺信號發(fā)生器來模擬現(xiàn)場儀表的信號，以確定當發(fā)生問題時，現(xiàn)場的信號是完好的。

4、還有，一臺結(jié)實的手提電腦，是你編程和調(diào)試的必需的工具。雖然這些工具你可以要求用戶準備好，但是，作為一個職業(yè)的PLC工程師，如果連這幾樣工具都沒有，會被用戶懷疑你的職業(yè)水平的。其它的一些儀器儀表，如果需要的話，你可以向公司或者客戶提出來，讓他們提前準備，比如，示波器、穩(wěn)壓電源等等。畢竟這些不那么通用的儀器，通常是不可能隨身攜帶或備用的。有一些常被忽視的小東西，你準備了之后一定有用的。如，電氣膠帶、熱縮套管、打火機（你吸煙的話自然會有，沒有別人也會有），束線帶、還有，如果現(xiàn)場接線已經(jīng)完成了，要準備好一些與信號線相同的電纜，和一些固定基座的螺絲。你可能懷疑要這些做什么用，相信我，帶上這些，雖然有些只

5、值幾分錢，但到了現(xiàn)場后，可能會節(jié)約你一天甚至幾天的時間，尤其是你去的地方是在一個偏遠的山區(qū)的時候。雖然在發(fā)貨的時候廠家都有螺絲釘，但是到了現(xiàn)場什么都有可能發(fā)生，如果螺絲釘不夠（而這是每次都必然發(fā)生的），會引起許多問題。除了以上的東西，就是這次調(diào)試所要帶的備品備件了。雖然現(xiàn)場的貨物清單可能會已經(jīng)考慮了備品備件的問題，但為了應(yīng)付萬一的情況，有些備件你最好還是自己要隨身攜帶。首先是PLC的基板（有的成為機架）、電源、CPU模塊，因為這些是一臺PLC能夠工作的基礎(chǔ)，如果現(xiàn)場只有一套系統(tǒng)，那么這些模塊就只有一個，假如沒有備分的話，一旦出現(xiàn)故障，你的所有的工作都必須停下來。因此最好帶上一套。其它的I/O模

6、塊和通訊模塊，如果現(xiàn)場只有一個的，你都要考慮在多帶一個。對于那些現(xiàn)場已經(jīng)有兩塊以上的模塊，你就不用考慮自己帶了。二、設(shè)計交底工作如果系統(tǒng)設(shè)計不是你自己做的，那么在出發(fā)前，就要與系統(tǒng)的設(shè)計人員進行充分的溝通，對于不清楚和不明白的地方，一定要弄清楚，確保自己清晰地理解了要完成的工作目標，和設(shè)計者的意圖。不要輕易否定設(shè)計者的方案，也不要輕易地說別人那里設(shè)計得不行。但是，因為你是從事現(xiàn)場的工程師，因此，也不必過于迷信設(shè)計者。你可以提出自己的建議。比如，PLC的機架和CPU模塊和I/O模塊的搭配原則，可能有時候，設(shè)計師不知道你所用的PLC的機架有4槽、6槽和8槽，甚至12槽的，因此，也許全部都選了8槽的

7、，而導(dǎo)致了幾個槽的空缺，你可以建議它修改為4槽或6槽的。方案設(shè)計中，最容易出問題的地方是通訊，現(xiàn)場調(diào)試最麻煩的地方也是通訊，所以對于通訊的部分，你必須清晰了解系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并且對需要進行通訊的東西在出發(fā)前就要全部進行一遍調(diào)試，而且要確認其中的所有需要通訊的模塊是可以通訊的。比如，操作臺電腦、觸摸屏、PLC、變頻器、其它的PLC、一些智能儀表和儀器，如果這些東西需要通訊的話，你必須要確認它們相互之間是可以通訊的，如果你不確認的話，就要與廠家聯(lián)絡(luò)，并親自再試一次。如果PLC的節(jié)點數(shù)較多，要考慮距離和廠家CPU的限制。如果系統(tǒng)較大，遠程單元、本地機架數(shù)量、每個機架的模塊數(shù)量的限制，并非出于系統(tǒng)功能

8、和技術(shù)上的限制，而是由于使用規(guī)范性的限制。在系統(tǒng)硬件組態(tài)時，要考慮這些模塊的搭配作用。對于電源模塊的配置,一個資深的工程師應(yīng)該能夠做出比較合理的搭配。例如，電源模塊通常有5A和10A的分別，如果模塊較少，可以選用功率小的電源模塊，如果模塊較多，則應(yīng)該選用大功率的電源模塊。而一般，如果現(xiàn)場儀表需要PLC也供應(yīng)24V直流電源而不是采用外部電源供電（如RTU）的情景，通常CPU所在的機架上選用大功率的電源比較合理。此外，在I/O模塊的安裝時，根據(jù)不同的系統(tǒng)，通常同型號的模塊放置在一起。但是，如果對于輸出模塊與輸入模塊形成回路的，則可以將一個回路的參量所涉及的模塊放置在一個機架上（或一個CPU所控制的

9、機架上）比較合理。有的設(shè)計師在設(shè)計的時候不會考慮這一點，你可以調(diào)整過來。在選型的時候，因為各種PLC都有大型、中型、小型的分別，這些分別主要是由CPU模塊的性能不同造成的。在實際上，并非一定大型的功能就是合適的。除了價格方面的考量之外，主要是，如果控制點數(shù)不多，小型的CPU模塊完全可以勝任，則小型的CPU反而比大型的CPU模塊工作還要可靠一些。因為，小型的CPU所涉及的資源少，而大型CPU的資源多，在程序執(zhí)行中，為處理那些程序不需用到的資源時，也要分配時間去處理，這樣不僅造成資源的浪費，可能在程序處理上不及小型CPU可以更單純和穩(wěn)定地工作。在設(shè)計交底的過程中要指出的是，對于設(shè)計中的任何變更，你

10、只能提建議，而不是擅自做修改。因為，你的職責(zé)是按照設(shè)計施工，而不是設(shè)計，因此，對于任何你發(fā)現(xiàn)的不合理的東西，你可以提出意見，但必須要等到設(shè)計變更確認書下到你手里后，你才能按照變更后的設(shè)計工作，盡管這個變更可能是你的意見。還有，即使最初的設(shè)計也是你做的，你在變更后，也要通知客戶，并取得客戶的書面同意。三、裝機步驟到了現(xiàn)場后，進行系統(tǒng)安裝前，需要考慮安裝環(huán)境是否滿足PLC的使用環(huán)境要求，這一點可以參考各類產(chǎn)品的使用手冊。但無論什么PLC，不都能裝設(shè)在下列場所：含有腐蝕性氣體之場所，陽光直接照射到的地方，溫度上下值在短時間內(nèi)變化急遽的地方，油、水、化學(xué)物質(zhì)容易侵入的地方，有大量灰塵的地方，振動大且會

11、造成安裝件移位的地方。如果必須要在上面的環(huán)境使用，則要為PLC制作合適的控制箱，采用規(guī)范和必要的防護措施。如果需要在野外極低溫度下使用，可以使用有加熱功能的控制箱。如何做這些防護箱或控制箱，各制造商和和資格的系統(tǒng)集成商將會為客戶提供相應(yīng)的供應(yīng)和設(shè)計。在使用控制箱時，在控制箱內(nèi)OpenPLC安裝的位置要注意如下事項：控制箱內(nèi)空氣流通是否順暢(各裝置間須保持適當?shù)木嚯x)，變壓器、馬達控制器、變頻器等是否與PLC保持適當距離，動力線與信號控制線是否分離配置，組件裝設(shè)之位置是否利于日后之檢修，是否需預(yù)留空間，供日后系統(tǒng)擴充使用。除了上述注意事項之外，還有其它注意事項要留意。首先比較重要的是靜電的隔離。

12、靜電是無形的殺手，但可能因為不會對人造成生命危險，所以許多人常常忽視它。在中國的北方、干燥的場所，人體身上的靜電都是造成靜電損壞電子組件的因素。雖然你被靜電打到的話，只不過是輕微的酥麻，但這對PLC和其它任何電子器件就足以致命了。要避免靜電的沖擊有下列三種方式：在進行維修或更換組件時，請先碰觸接地的金屬，以去除身上的靜電；不要碰觸電路板上的接頭或是IC接腳；電子組件不使用時，請用有隔離靜電的包裝物，將組件放置在里面。想象PLC里的元器件是一個嬌嫩的嬰兒，而那些靜電會導(dǎo)致這個嬰兒死亡，你就會更容易以正確的態(tài)度對待這個問題了。基座安裝(RACK)時，在決定控制箱內(nèi)各種控制組件及線槽位置后，要依照圖

13、紙所示尺寸，標定孔位，鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。在裝上電源供應(yīng)模塊前，必須同時注意電源線上的接地端有無與金屬機殼連結(jié)，若無則須接上。接地不好的話，會導(dǎo)致一系列的問題，靜電、浪涌、外干擾，等等。由于不接地，往往PLC也能夠工作，因此，不少經(jīng)驗不足的工程師就誤以為接地不那么重要了。這就像登山的時候，沒有系上保護纜繩一樣，雖然你正常前進的時候，保護纜繩沒有任何作用，但一旦你失足的時候，沒有那根繩子，你的生命就完結(jié)了。PLC的接地，就相當于給PLC系上保護纜繩。在I/O模塊安裝時，須注意如下事項：I/O模塊插入機架上的槽位前，要先確認模塊是否為自己所預(yù)先設(shè)計的模塊；I/O模塊在插入機架上的導(dǎo)

14、槽時，務(wù)必插到底，以確保各接觸點是緊密結(jié)合的；模塊固定螺絲務(wù)必鎖緊；接線端子排插入后，其上下螺絲必須旋緊。由于現(xiàn)場的變壓器、電機等影響，多少會有振動，如果這些螺絲釘松動了，會導(dǎo)致模塊從機架中松開。四、硬件模塊的組態(tài)和確認對于各種PLC的現(xiàn)場硬件組態(tài)和軟件調(diào)試，通常有經(jīng)驗的工程師應(yīng)該先花一些時間對自己的現(xiàn)場工作進行一個簡單的規(guī)劃，通常應(yīng)當采取如下的步驟：(1)系統(tǒng)的規(guī)劃首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的控制方法，同時與用戶或設(shè)計院共同探討最佳之操作程序，根據(jù)所歸納之結(jié)論來擬定系統(tǒng)規(guī)劃，決定所采行的PLC系統(tǒng)架構(gòu)、所需之I/O點數(shù)與I/O模塊型式。(2)I/O模塊選擇與地址設(shè)定當I/

15、O模塊選妥后，依據(jù)所規(guī)劃之I/O點使用情形，由PLC的CPU系統(tǒng)自動設(shè)定I/O地址，或由使用者自定I/O模塊的地址。(3)梯形圖程序的編寫與系統(tǒng)配線在確定好實際的I/O地址之后，依據(jù)系統(tǒng)需求的功能，開始著手梯形圖程序的編寫。同時，I/O之地址已設(shè)定妥當，故系統(tǒng)之配線亦可著手進行。(4)梯形圖程序的仿真與修改在梯形圖程序撰寫完成后，將程序?qū)懭隤LC，便可先行在PC與OpenPLC系統(tǒng)做在線連接，以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。倘若程序執(zhí)行功能有誤，則必須進行除錯，并修改梯形圖程序。(5)系統(tǒng)試車與實際運轉(zhuǎn)在線上程序仿真作業(yè)下，若梯形圖程序執(zhí)行功能正確無誤，且系統(tǒng)配線亦完成后，便可使系統(tǒng)納入實際運轉(zhuǎn)，項目計劃

16、亦告完成。（6）程序注釋和歸檔為確保日后維修的便利，要將試車無誤可供實際運轉(zhuǎn)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間。這是職業(yè)工程師的良好習(xí)慣，無論對今后自己進行維護，或者移交用戶，這都會帶來極大的便利，而且是你的職業(yè)水準的一個體現(xiàn)。以上工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)規(guī)劃可能需要幾天甚至更長的時間，但一個簡單的系統(tǒng)規(guī)劃在一個具有良好的職業(yè)習(xí)慣的編程工程師手中，可能只需要幾個小時。這里要強調(diào)一個問題，是十分簡單但卻幾乎每個項目都會發(fā)生的，那就是對PLC的接線。這往往是經(jīng)驗不足的工程師常常忽略的一個問題。其實，現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題和工作量都是在接線方面。有經(jīng)驗的工程師首先應(yīng)當檢查現(xiàn)

17、場的接線。通常，如果現(xiàn)場接線是由用戶或者其它的施工人員完成的，則通過看其接線圖和接線的外觀，就可以對接線的質(zhì)量有個大致的判斷。然后要對所有的接線進行一次完整而認真的檢查?，F(xiàn)場由于接線錯誤而導(dǎo)致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進行真正的調(diào)試之前，一定要認真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務(wù)和責(zé)任，而且，可以省去你后面大量的時間。五、通訊的設(shè)置現(xiàn)在的PLC大多數(shù)需要與人機界面進行連接，而下面也常常有變頻器需要進行通訊，而在需要多個CPU模塊的系統(tǒng)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中央控制室進行集中顯示或保存數(shù)據(jù)

18、。即便只有一個CPU模塊，如果有遠程單元的話，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模塊也需要通過通訊口與編程器進行通訊。因此，PLC的通訊是十分重要的。而且，由于涉及到不同廠家的產(chǎn)品，通訊往往是令人頭痛的問題。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(yīng)該是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議會越來越普遍。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。用戶在進行程序下載和診斷時都是這種方

19、式，但是，這種通訊的方式絕不僅限于此。在大量的機械設(shè)備控制系統(tǒng)中，PLC都是采用這種方式與人機界面進行通訊的。人機界面通常也是采用串口，協(xié)議則以MODBUS為主，或者是專門的通訊協(xié)議。而界面方面則由HMI的廠家提供軟件來進行設(shè)計。現(xiàn)在的PANELPC也有采用這種方式來進行通訊的，在PANELPC上運行一些組態(tài)軟件，通過串口來存取OpenPLC的數(shù)據(jù)，由于PANELPC的逐漸輕型化和價格的下降，這種方式也越來越多地被使用。在需要對多臺PLC進行聯(lián)網(wǎng)的時候，如果PLC的數(shù)量不是很多（15個節(jié)點以內(nèi)）、數(shù)據(jù)傳輸量不大的系統(tǒng)，常采用的方式是通過RS485所組成的一個簡單串行通訊口連接的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于這

20、種通訊方式編程簡單，程序運行可靠，結(jié)構(gòu)也比較合理，因此很受離散制造行業(yè)的工廠工程師的歡迎。在總的I/O點數(shù)不超過上10000個，開關(guān)量I/O點占80%以上的系統(tǒng)，都可以采用這種通訊方式能夠穩(wěn)定而可靠地運行。如果對通訊速度要求較高的場合，可以采用點到點的以太網(wǎng)通訊方式。使用控制器的點到點通訊指令，通過標準的以太網(wǎng)口，用戶可以在控制器之間或者擴展控制器的存儲器之間進行數(shù)據(jù)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(gòu)成的點對點網(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單，編程方便的優(yōu)勢，更方便的是，與上位機可以直接通過以太網(wǎng)進行通訊，因此很受用戶的歡迎。

21、甚至，在一些單臺PLC和一臺PANELPC構(gòu)成的人機界面的系統(tǒng)中，由于PANELPC中通常有內(nèi)置的以太網(wǎng)口，也有用戶采用這種通訊方式。目前，OpenPLC對一些SCADA系統(tǒng)和連續(xù)流程行業(yè)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，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(tǒng)中是最為廣泛考慮的結(jié)構(gòu)。通過使用人機界面(HMI)和DDE服務(wù)器均可獲得對象控制器的數(shù)據(jù)，同時可以通過Internet遠程獲得該控制器的數(shù)據(jù)。各個CPU獨立運行，通過以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用C/S方式進行數(shù)據(jù)的存取。數(shù)據(jù)的采集和控制功能的實現(xiàn)都在OpenPLC的CPU模塊中實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)的保存則在上位機的服務(wù)器中完成。數(shù)據(jù)的顯示和打印等則通

22、過HMI界面和組態(tài)軟件來實現(xiàn)。六、軟件調(diào)試PLC的內(nèi)部固化了一套系統(tǒng)軟件，使得你開始能夠進行初始化工作和對硬件的組態(tài)。PLC的啟動設(shè)置、看門狗、中斷設(shè)置、通訊設(shè)置、I/O模塊地址識別都是在PLC的系統(tǒng)軟件中進行的。每種PLC都有各自的編程軟件作為應(yīng)用程序的編程工具，常用的編程語言是梯形圖語言，也有ST、IL和其它的語言。如何使用編程語言進行編程，這里就不細述了。但是，用一種編程語言編出十分優(yōu)化的程序，則是工程師編程水平的體現(xiàn)。每一種PLC的編程語言都有自己的特色，指令的設(shè)計與編排思路都不一樣。如果對一種PLC的指令十分熟悉，就可以編出十分簡潔、優(yōu)美、流暢的程序。例如，對于同樣的一款PLC的同樣

23、一個程序的設(shè)計，如果編程工程師對指令不熟悉，編程技巧也差的話，需要1000條語句；但一個編程技巧高超的工程師，可能只需要200條語句就可以實現(xiàn)同樣的功能。程序的簡潔不僅可以節(jié)約內(nèi)存，出錯的概率也會小很多，程序的執(zhí)行速度也快很多，而且，今后對程序進行修改和升級也容易很多。所以，雖然說所有的PLC的梯形圖邏輯都大同小異，一個工程師只要熟悉了一種PLC的編程，再學(xué)習(xí)第二個品牌的PLC就可以很快上手。但是，工程師在使用一個新的PLC的時候，還是應(yīng)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優(yōu)化自己的程序。各個PLC的編程語言的指

24、令設(shè)計、界面設(shè)計都不一樣，不存在孰優(yōu)孰劣的問題，主要是風(fēng)格不同。我們不能武斷地說三菱PLC的編程語言不如西門子的STEP7，也不能說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(xí)慣與編程語言的設(shè)計風(fēng)格是否適用的問題?，F(xiàn)場常常需要對已經(jīng)編好的程序進行修改。修改的原因可能是用戶的需求變更了，可能是發(fā)現(xiàn)了原來編程時的錯誤，或者是PLC運行時發(fā)生了電源中斷，有些狀態(tài)數(shù)據(jù)會丟失，如非保持的定時器會復(fù)位，輸入映射區(qū)會刷新，輸出映射區(qū)可能會清零，但狀態(tài)文件的所有組態(tài)數(shù)據(jù)和偶然的事件如計數(shù)器的累計值會被保存。工程師在這個時候可能會需要對PLC進行編程，使某些內(nèi)存可以恢復(fù)到缺省的狀態(tài)。在程序不需要修改的時候，可以設(shè)計應(yīng)用默認途徑來重新啟動，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，在進入編程模式后或者電源中斷后，都會丟失其組態(tài)數(shù)據(jù)，用戶程序必須確認每次重新進入運行模式時，組態(tài)數(shù)據(jù)能夠被重新寫入智能I/O模塊。在現(xiàn)場修改已經(jīng)運行時常被忽略的一個問題是，工程師忘記將PLC切換到編程模式，雖然這個錯誤不難發(fā)現(xiàn)，但工程師在疏忽時，往往會誤以為PLC發(fā)生了故障，因此耽誤了許多時間。另外，在PLC進行程序下載時，許多PL