基于PLC控制的绕线机系统的设计与检修.doc

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1、 题目： 姓名： 河南理工大学成人教育 题 目 姓 名 河南理工大学高等教育自学考试独立本科段毕业设计(论文） 毕业设计（论文）题目 基于PLC控制的绕线机系统的设计与检修 助 学 院 校： 平顶山工业职业技术学院 专 业 名 称： 机电设备管理 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 罗玉华 河南理工大学高等教育自学考试20 15 年 10 月 8日 毕业设计（论文）任务书助学院校 平顶山工业职业技术学院 年级专业13级机电设备管理 学生姓名 一、设计（论文）题目： 基于PLC控制的绕线机系统的设计与检修 二、设计（论文）任务与要求三、设计（论文）时间： 年 月 日至 年 月 日指导教师 罗玉华

2、 （签名）河南理工大学自学考试中心（盖章）毕业设计（论文）评定书助学院校 年级专业 学生姓名 一、设计（论文）题目： 二、 设计（论文）共 页，附图 张三、审阅意见及评语 根据学院教学管理的有关规定，同意（不同意）该生参加毕业答辩 指导教师 （签名） 职 称 工作单位 毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议助学院校 年级专业 学生姓名 该生于 年 月 日进行毕业设计（论文）答辩 设计（论文）题目： 答辩委员会：主任委员（组长） 委 员（成员）答辩学生向答辩委员会（小组）提交如下资料：设计（论文）说明书 共 页 设计（论文）图纸 共 页指导教师评阅意见 共 页 根据学生所提供的毕业设计（论文）材

3、料和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）作出如下决议： 一、毕业设计（论文）的总评语 二、毕业设计（论文）的总评成绩： 毕业设计答辩委员会主席（组长） （签名） 委员（成员） （签名） 年 月 日目录摘要7ABSTRACT8第一章 课题概述91.1题目背景及目的91.2国内外发展现状111.3论文的主要内容12第二章 系统设计与说明132.1 系统组成132.2系统组成的硬件简介142.2.1 PLC（可编程逻辑控制器）142.2.2 HMI（人机界面）142.2.3 伺服系统（sevro system）142.2.4步进电机15第三章 系统硬件选

4、型及主要电路设计163.1 硬件选型163.2系统主要电路设计16第四章 软件设计214.1 主程序设计214.2 HMI功能设计24第5章 PLC系统的程序调试及设备维护285.1 PLC系统的程序调试285.2步进电机的日常维护305.2.1 电机常见故障及处理305.2.2 电机的保养及保护功能33结束语35致谢36参考文献37摘要半定子绕线机主要服务于塑封电机的生产，是塑封电机生产工艺中十分重要的一个环节，伴随着塑封电机生产技术的发展，半定子绕线机的机械硬件技术及控制技术也日趋完善，随着应用技术的提高及社会化大生产的要求，对半定子绕线机的品质要求也越来越高。本文设计了一种基于PLC+H

5、MI+伺服+步进组成的半定子绕线机控制系统，从硬件和软件两方面阐述了此系统对半定子绕线机进行控制的设计方法。首先，本文介绍了半定子绕线技术的发展背景，半定子绕线的原理以及现在国内外的半定子绕线机控制系统的发展现状。其次，介绍了基于PLC+HMI+伺服+步进组成的半定子绕线机控制系的硬件设计。再次，介绍了该系统的软件设计，包括HMI的画面组态。最后，进行了系统的仿真和测试。结果表明，该PLC+HMI+伺服+步进组成的控制系统能够对半定子绕线机进行各种控制，并能达到提高生产率的效果，因此该基于PLC+HMI+伺服+步进组成的控制系统设计达到了设计的要求。关键词：半定子绕线机，塑封电机，PLC AB

6、STRACT Half a stator winding machine services mainly in the production of plastic package motor, is a plastic-sealed motors are important in the production aspect, with the development of production technology of plastic package motor, half a stator winding machine of mechanical hardware technology

7、and control technology becomes more and more perfect, as technology improves and socialized production demands, increasingly high quality requirements are stator winding machine in half. Design based on PLC+HMI+ servos + step consisting of half a stator winding machine control system, from hardware

8、and software aspects of the system design method of stator winding machine control in half. First, this paper introduces the development of semi-stator winding and stator winding principle and now half a stator winding machine control system development. Secondly, it introduces the PLC+HMI+ servo +

9、step consisting of half a stator winding machine control system hardware design. Once more, introduces the software design, including the HMI screen configuration. Finally, simulation and testing of the system. Results show that the PLC+HMI+ servo + step control system consisting of stator winding m

10、achine control in half, and can achieve the effect of increased productivity, so the PLC+HMI+ servo + step-based control system consisting of design meets the design requirements.Keyword：Half a stator winding machine, lamination machine, PLC 第一章 课题概述1.1题目背景及目的图1-1 PLC绕线机图经过二十多年的发展，塑封电机（如图1-1所示）生产工艺技

11、术已经比较成熟，其在家用电器中应用广泛，其最大优点是噪音低。塑封电机由塑封定子、轴、转子、轴承、端盖及热保护器、引出线、插座等组成。塑封电机的定子铁芯系两个半圆铁芯拼合成一个整圆而制成。半圆型铁芯制成后用两个半圆形的绝缘护套分别从半圆型铁芯两端套上，然后再绕线，拼合，即可塑封。塑封时先把嵌好线圈的定子铁芯和引出线等装入注塑的金属模中，然后注塑成型。半圆型铁芯结构拼合方式有3种：日本东芝公司采用的焊接结构，两个半圆型铁芯绕完线后，采用氩弧焊焊接使两个半圆型铁芯形成整圆。注意须采用专用夹具以确保绕组不受损伤，以免引起匝间短路或击穿等。日本松下公司采用的分半铁芯扣合结构，就是扣合后注塑，使两个半圆成

12、为一个整体。但要注意不能错位且塑料不得进入结合面处。日本草津电机株式会社采用压合结构，即在结合面上分别有相对应的凸凹部 ，把二者压合在一起，使之紧密配合。要求冲片具有较高的加工精度 ，同时铁芯迭压精度要高。图1-2 塑封电机实物图众所周知，电机的定子线圈的品质直接决定着电机的性能，所以对半定子绕线机性能的要求可谓日趋严格。半定子绕线机在机械工艺技术方面已经非常成熟的今天，其生产质量和效率主要取决于控制及执行机构系统，早期的半定子绕线机采用的所谓微机控制，实际就是单片机+液晶显示+直流无刷电机+步进电机架构（如图1-3）控制，由于单片机的局限性和直流无刷电流机的精度等因素，此架构功能单一，控制精

13、度低，配套功能有限，功能扩展不灵活，造成生产速度慢，成品合格率低，使生产效率大打折扣，并不能有效地满足产品的大规模生产以及绕线技术日益更新对绕线机系统升级的需求。图1-3 半定子绕线单机片机控制组成硬件实物图本课题即以上述半定子绕线技术控制问题为出发点，设计实现了基于PLC+触摸屏+伺服的控制架构，该系统在不增加控制成本的前提下，不仅可以大大提高生产效率，而且控制系统稳定、功能扩展灵活；友好的人机界面，使用配方的编辑功能简单快捷，能够迅速转换生产不同产品的参数配置，更在绕线细节上支持在绕线过程中运动中根据线径和匝数更改排线的速度，使成品率大大提高。1.2国内外发展现状塑封电机在八十年代初中期首

14、先在美国研制成功并发展起来，随后在日本获得了广泛应用，特别是在家分体用空调行业。在日本生产塑封电机的有松下、三菱、芝浦、草津、日立等公司。伴随着塑封电机的高速发展，其配套技术半定子绕线技术也日趋成熟，应用广泛。 塑封电机在家用电器中应用较多，其最大优点是噪音低，因而它首先用在空调器上。在日本，分体式空调的室内风机已大多采用塑封电机，如松下分体式空调室内机轻载时噪声23分贝、运转时则为34分贝。此外日本产的高档洗衣机为防潮及吸振减振也已开始采用塑封电机。松下在日本洗衣机行业中率先应用塑封电机，该塑封电机采用整体塑封结构在电机外部连轴承都无法见到。日本的同步电机和无刷直流电机也已开始采用塑封结构，

15、如索尼公司1985年研制出塑封结构的HC型磁滞同步电机已用在盒式录像机上作主导轴电机。日立公司研制并投入生产的机电一体化的无刷直流塑封电机的本体和控制线路被塑封成一个整体，可在200500rpm范围内无级变速，主要用在空调器、空气清洁器等产品上4。 美国生产的厨房用品上也较多采用塑封电机，如厨房垃圾粉碎机用的100W电机即为塑封结构等。我国研制塑封电机始于九十年代初，塑料封装技术在微电机中的应用曾被微特电机行业列为“八五”期间重点推广应用项目。国内研制生产塑封电机的厂家多集中在沪、粤、苏、浙、闽等地。如宁波电器厂的YYS型全塑壳单相电容运转电机；上海日用电机厂的YYK-6-4DA型全塑壳单相电

16、容运转异步电机，功率6W，噪声小于36分贝，用在分体壁挂式家用空调器上；浙江家用电机厂的YFN系列塑封电机也主要用在分体式空调上。塑封电机在我国的生产及应用目前仍处于高速增长阶段，定子铁芯的塑封及绕组的绕线技术也得到了高速的发展，为近年来我国的塑封电机产能和品质的提高提供了有力技术支持；由于竞争激烈，中国企业凭借着产品生产成本优势，占据世界的半壁江山；目前国外厂家已几乎完全退出塑封电机产业的竞争，转由中国进口，同时，先进国家除了在高端产品应用的绕线技术外，用于一般大批量生产的定子绕线机技术几乎不再投入研发 ；纵观国内，却是另番景象，生产塑封电机的厂家众多，加上现在日本的同步电机和无刷直流电机也

17、开始逐渐采用塑封结构，使得半定绕线机的市场前景广阔，为其控制技术提供极大的发展空间，这也是我们设计操作更简单、结构更合理、功能更强大、更经济的半定子绕线机控制系统推动力。1.3论文的主要内容本设计在硬件选型方面选择了价格经济、技术成熟、功能强大、性能优越、扩展灵活的PLC为主要控制器，通过人机界面（HMI）和伺服系统和步进系统的配合，在软件开发的过程中，尽可能的采用模块化的设计思想设计，以便于系统日后的维护、升级和操作。整个系统是有进行仿真的。第二章介绍了系统的硬件设计，包括系统的控制器、主要执行部件（伺服及步进），界面显示（HMI）方面等的器件选择和电路原理图。第三章介绍了系统硬件选型和主要

18、电路设计，整个选型思路是围绕系统工作稳定和成本优先的原则进行。第四章介绍了系统的软件设计，整个程序以模块化的思想设计，大致可有系统初始化，显示，控制，等几个模块供主控模块调用。其中大部分模块可以形成标准的子程序，可方便地实现移植和调用。第五章对PLC系统的程序调试及设备维护。第二章 系统设计与说明系统是通过HMI与PLC通讯，从而实现用HMI进行绕线工艺的各种参数设定和设备实时工况的显示，而PLC则通过对各种执行机构的控制（如伺服、步进等），从而实现对机械部分进行控制，实现按工艺要求作出相应的机械动作，以完成绕线工艺动作。2.1 系统组成系统主要由五个部件组成：PLC、HMI（人机介面）、伺服

19、电机、步进电机（两套）。系统硬件组成示意图见图2.1。图2.1 系统硬件组成示意图PLC：主要用来控制和协调其它硬件工作，与HMI通讯接收来自HMI的参数设定，并将一些主要的实时工况在HMI上显示出来；对于伺服和步进系统，根据其实现功能的不同，通过编程使用不同的控制算法，以达到动作要求；系统外部事件捕捉与管理等。HMI：为人机对话提供了友好的介面，主要用于参数设定和设备实时工况的显示。伺服系统：由伺服驱动器及伺服电机组成，主要完成绕线工作。步进系统：由两步进电机及其配套驱动器组成，它们共同完成换槽位（分度）和排线（摇摆）工艺。2.2系统组成的硬件简介对于本控制系统的硬件选用，主要是基于目前技术

20、及性能都很成熟的产品，目的是能使设备的性能稳定及成本都能得到有效的控制，以下对这些硬件分别作一些简要介绍。2.2.1 PLC（可编程逻辑控制器）早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德

21、国的可编程序控制器质量优良，功能强大。我国在1974年研制出第一台PLC，目前也有不少厂家自主研发生产PLC，如和利时、汇川、南大傲拓等，一般的控制环境下应用是具有较高的性价比的。2.2.2 HMI（人机界面）系统显示器HMI是Human Machine Interface 的缩写，“人机接口”，也叫人机界面。人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在 着人机界面。目前我国人机界面的生产技术已经比较成熟，近年国内涌现不少性价比极高的产品，如：威纶通、昆仑通态、同辰、显控等，这些

22、产品凭着较高的性价比，在国内市场部得到了广泛的应用。2.2.3 伺服系统（sevro system）伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统， 其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服系统具备可控性好，稳定性高和速应性强等基本性能。说明一下，可控性好是指讯号消失以后，能立即自行停转;稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下降;速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。由于近年来伺服应用技术的发展

23、迅速，伺服的生产技术成熟及成本不断下降，国内也有不少厂家看好其前景，投入伺服的研发和生产，其中主要有：广数、华中、汇川等，此类产品目前在低端应用还是能够满足要求的。2.2.4步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调

24、速的目的。目前国内步进的生产技术己经相当成熟，国内企业基本不再使用进口产品。第三章 系统硬件选型及主要电路设计3.1 硬件选型由于目前国内厂家在工控产品的研发生产都比较成熟，加上本设备的工艺要求不算太高，出于成本控制考虑，本控制系统硬件均选择国内产品，具体如下：（1）PLC：选用汇川的H1U-1410MT,此CPU本体是14DI/10DO（晶体管输出），含4路高速脉冲计数器及3路100KHz高速脉冲输出，正好满足本系统一套伺服和两套步进的运动控制要求，可以说是物美价廉的产品。（2）伺服系统：选用汇川近年才推出的IS500 400W伺服系统，此产品性能一般，最大的亮点是使用单相220V交流输入，

25、省去变压器的成本及需要三相380V电源供电的缺点，由于本系统的控制精度要求不算高，用此伺服能够满足工艺要求并有利于控制成本。（3）HMI：选用同辰的7吋真彩触摸屏，此屏价格便宜，美观大方、能兼容多款主流PLC；组态软件简单易学。（4）步进：选用固若金的产品，此品牌在国内属中上位置，有着极高的性价比。总之，本次设计是本着成本优先、够用就好的原则进行的，并不盲目追求高性能和大品牌。3.2系统主要电路设计 本系统设计主要是完成半定子的绕线工艺动作的自动化控制，因此只作主要部件的电路设计，其他辅助电路并未作详细设计阐述。图3.1和图3.2是系统的主回路，绕线设备的主要执行部件是三个电机（一个伺服电机和

26、两个步进电机）。通过控制器去控制三个电机的相互动作配合，完成整个半定子绕线的工艺过程，其中伺服电机负责驱动飞叉以完成绕线工艺动作；主要作速度控制；步进电机1主要驱动分度盘（即完成换槽动作）；而步进电机2主要驱动半夹具所在的轴，使其均速来回摇摆从而完成排线动作。在这三个工艺动作里，精度及动作要求最高的是绕线动作，它的绕线速度最快达3000转，而其它两个电机只是作分度及均速 摇摆的简单动作，故出于制造成本考虑，才会有绕线飞叉使用伺服电机驱动，而分度和排线却使用步进电机驱动的特别设计。图3.1 系统主回路示意图(一)图3.2系统二次主回路示意图（二）图3.4为系统的三个电机的电气回路。它们是通过一个

27、中间继电器KA01来控制三个接触器KM01、KM02、KM03的吸合，从而控制三个电机驱动器电源的通断，KA01是由则由PLC的输出Y6来控制，而L01指示亮起表示回路得电，电机就绪。图3.3系统电气回路示意图图3.4则是系统主控制回路示意图，PLC的输入主要有：启动(AN1)、复位(AN2)、电机就绪按钮（AN3）、安全保护（门开关）以及各执行机构原点等信号；而输出主要是各执行机构的脉冲控制信号（包括速度、方向、全能等）和安全门驱动气阀。各脉冲输出信号端串入的电阻是分压起限流作用，以保护驱动器的输入端光偶不被击穿。图3.4 系统主控制回路示意图图3.5、3.6、3.7分别是分度、排线、绕线电

28、机的驱动器电路示意图，为了增强信号的抗干拢能力，本设计使用PUL+接24V，PUL-接脉冲信号P的接法。由于分度盘到位后就要锁定不动，所以分度动作完成后需要给步进驱动器一个使能信号（DI1）以锁定分度盘，而排线则不需要，让它自由悬空。而伺服是需要使能信号才能工作，故DI3是连接到CN1的第40针上。图3.5 分度步进电机驱动电路示意图图3.6 排线步进电机驱动电路示意图图3.7 绕线伺服电机驱动电路示意图由于塑封电机都是小功率微型电机，其定子都是比较小的工件，所以绕线机的执行机构驱动电机的容量都是比较小的，整个电路中基本上没有较大的电流流过。所以电路设计方面是比较简单的，比较少电气元件，非常易

29、于安装。第四章 软件设计软件设计部分主要介绍一下主程序的设计和HMI功能设计及组态等，本系统软件部分开发主要是基于PLC和HMI生产厂家的专用编程软件和组态软件进行二次开发的。PLC及HMI技术相当成熟的今天，这些软件的开发介面是非常友好易用的，而且功能也比较强大和完善，程序写起来也是非常方便的。4.1 主程序设计要设计主程序，首先必须了解半定子结构及绕线的工艺要求，如图4.1所示，每个半定子共有八个槽，分别绕两极线圈（也就是在上面绕两个不同向的绕组），如图设由左至右的槽号是1-8号，那么按照绕线工艺要求，1、2、5、6为一个绕组，3、4、7、8为一个绕组，但方向与前者相反，由于夹具装夹方式原

30、因（夹具夹在最右的槽-即8槽上），工序为先绕1-2-5-6槽，然后机完成工作返回原点，等待操作人员将工件反转重新装夹，原来的由左至右1-8槽顺序变为8-1槽，夹具夹在1槽（其实此时已变为实际上的第8槽）上，绕线按8-7-4-3顺序进行，而绕线方向正好与之前的绕组相反（绕线飞叉也不需要相对原来的方向反转），满足工艺要求, 也就是说一个半定子绕线要分两次完成。如果电机是设计有分档的话，还要分层多绕一次工序。图4.1 半定子结构示意图其次，我们还要了解机械结构，如图4.2所示为绕线机主机台实物图，在此对17号部件作一下简要说明：1是绕线飞叉：由伺服电机驱动，是绕线机的主要部件，2是工作转盘：其分为两

31、层，上层为分度盘，下层为基盘。分度盘由分度步进电机驱动，在分度时分度盘相对基盘作逆时针运动，起到分度作用，而基盘则由排线步进电机驱动，在排线的时候分度盘与基盘一起摆动，作排线动作；3是分度步进电机：其安装于分度盘上，随分度盘一起运动；4是飞叉转数计数及原点检测转盘：在盘上有一个小缺口，通过光电开关提供计数及检测原点位置信号；5是排线原点检测：也由是一个随工作转盘一起转动的带缺口的转盘和光电开关组成；6是夹具，其固定在分度盘上随分度盘一起运动；7是分度原点检测：是一个小限位开关，当分度盘回到原点会触发信号。其中排线及分度均以右边为原点，工作时逆时针向左运动，回原点时作顺时针运动。图4.2 绕线机

32、机台图片通过上述对机械部件和工艺工作的分析，我们可以总结出绕线机整个动作流程其实只分成四个步骤完成动作就可以了：第一步，系统初始化。第二步，全部执行机构复位（找原点），包括绕线飞叉、分度盘、排线。第三步，操作人员输入（或调用参数）。第四步，按启动钮启动绕线，设备从1槽开始绕线，计数达到设定匝数后停止并等待，转一个分度，在2槽上开始绕线，达到设定匝数后停止并等待，分度盘转3个分度，在5槽上开始绕线，完成后再转一个分度在6槽上绕线，达到设定匝数后，停止；当然，在绕线过程中需要监测是否有断线或无线。如果设备连续工作的话，只要一直重复第二到第四步就行了。根据上述的分析，得出是本系统设计动作流程框图（图

33、4.3所示）：图4.3 半定子绕线机动作流程示意图按图4.3所示的流程，主程序可以设计为循环方式运行，设备在完成一个半定子绕线后，如果过程中没有检测到断线等故障，等待处理和按“复位”回复原点，等待工作换下一个工件，然后重复前边的动作；而出现故障的话，设备停止执行工作并发出报警，等待工人排除故障后手动复位。系统工作过程中主要检测原点是否正确、绕线时是否有断线、绕线匝数等。其实系统的整个控制流程并不复杂，所以使用技术成熟的PLC作为主控制器是能够大大提高控制工作的稳定性，从而提高设备生产率，减少生产成本。如图4.4所示，是按照动作流程设计的PLC主程序控制流程框图，可以看出，主程序是以循环方式工作

34、，与动作流程吻合。图4.4 半定子绕线机PLC主控程序流程框图程序代码使用PLC生产厂家自主研发的编程软件AutoShop进行开发，由于程序代码较长，所以摘录部分代码放在本文附录中，以供参考。4.2 HMI功能设计HMI功能主要是监测设备实时工作情况和完成绕线各参数的设定，参数设定有比较多的项目如：绕线匝数、分度数，槽宽（分度大小）、结束点、等待时间、飞叉速度、排线速度等等。本系统的HMI为同辰公司自主研发的TC-70CTS,该HMI使用同辰公司的HMIFuncDesign组态软件组态，该软件还支持仿真，非常实用。如图4.5所示，此图为HMI初始化完成后的第一个组态画面截图，此画面是为用户提供

35、一些相关的信息（设备名称或一些简要说明等或可以放入一些简要的操作方法说明信息）和一个系统工作入口。图4.5 半定子绕线机HMI开机画面截图图4.6是绕线机实时工况监视画面，上面提供的信息有目前正在生产的产品型号、实际工作到哪个阶段（绕线总共会绕几层、现在在绕第几层、在绕某层的第几个槽、第几槽的目标匝数和实际绕到匝数等）、此型号的累计产量等。图4.6半定子绕线机HMI实时工况监视组态画面截图虽然半定子都是8槽结构，但其大小规格是有很多的，要顺利完成不周半定子的绕线，必须要设置多个参数（如图4.7 HMI的设置组态画面所示）。图4.7 半定子绕线机HMI参数设置组态画面截图由于绕线机可能会在不同的

36、时间生产不同规格的工件，所以机器必须提供一个友好的参数设置介面，以方便参数的输入和更改；同时，由于每个不同规格的工件其工艺控制流程是相同的，只是工艺参数不同而已，所以其实我们还可以利用HMI的配方功能：就是分别为不同规格的工件设置一组参数并储存起来，当要生产某种规格的工件时，就将对应的参数组调出来使用，以减少操作时间，提高生产效率。第5章 PLC系统的程序调试及设备维护5.1 PLC系统的程序调试程序调试是程控系统投入运行前的重要阶段，通过程序调试对系统的组态及逻辑功能逐步完善，以更好地满足现场实际运行要求。就笔者掌握进行修改和的情况来看，目前不少调试人员不是把程序调试作为一项系统性工作来对待

37、，而是随心所欲，未能对各种运行情况给予全面考虑，给现场安全运行带来了隐患。在用户程序编制以后，分阶段依次进行实验室调试、制造厂调试和现场调试。调试手段由浅人深，有效避免了问题的发生，并与设备制造工期相配合，具有调试时间短、调试成本低的特点。PLC系统的程序调试可分为以下三个步骤：1.实验室调试在实验室中即可进行，主要完成以下工作：(1) 编程器不与PLC相连，仅在离线状态下，通过使用编程软件中的“文件检查”功能检查程序是否与其组态相匹配、是否有重复输出线圈、各种参数值是否超出设定范围及基本语法错误。调试中发现的任何错误均显示相应的错误代码，调试人员可查找用户手册确定错误内容并及时修改。(2)

38、编程器只与PLC主机在线联络，此时可以检查通信口参数的设置、PLC和I/O状态设置，还可将各控制功能程序块提出，排除其它程序的干扰，对输人信号和中问接点信号进行状态强制，观察相应的输出接点变化是否满足程序设计的逻辑要求，对程序逻辑进行初步检查。由于实验室调试只需编程器和PLC主机，设备较少，接线简单，调试非常方便，可对程序中各功能单元进行局部测试。2.制造厂调试在程控设备成套厂对整个PLC系统进行调试。首先，待系统上电后，通过观察CPU模块和各接口模块的指示灯，检查CPU和总线接口的状态是否正常，系统能否正常运行。同时检查实际PLC系统与程序“通信管理表 I/O map”中远程站及站中模块的设

39、置是否一致，以及系统的通信配置是否满足要求。至此，整个PLC系统的配置基本确定。接下来用拨码开关制成仿真器连接到输入模块的接点上，然后根据输入信号、现场反债信号（如限位开关的通断）的先后顺序拨动相应的开关，模拟实际运行情况；将实验室调试完毕的各控制功能程序块连接起来，并观察编程器及输出模块上是否有相应的顺序输出，以此考核PLC的编程动作是否满足逻辑要求。调试时同样应充分考虑各种可能情况，在系统不同的工作方式下，对逻辑图中的每一条支路、各种可能的进展路线都应逐一检查，直至在各种可能情况下输人与输出之间的关系完全符合逻辑要求。在程序编制时有些计时器设定值较大，为缩短调试时间，程序调试时可将设定值减

40、小，待模拟调试结束后再写入其实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，PLC之外的其它控制设备（如控制合、继电器屏等）的制作、接线工作可同则进行，以缩短生产周期。经制造厂调试后，应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过。现场调试PLC装置在现场安装后，要进行联机调试，将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起，通过实际操作观测现场设备的运行状态，井根据现场实际情况及运行人员的要求对所编程序进行修改，使之与现场设备更为紧密地结合在一起，直至整个程控系统良好运行。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚，另一方面还要熟悉所有被控设备的工作原理。这部分工作量比较大，也是程序调试的关键。此处以火电厂输煤程控系统

41、为例，迸行具体分析说明。在火电厂输煤程控系统进行现场调试时，首先对皮带传感器信号、挡板到位信号、犁煤器上下位信号。高低煤位信号及设备状态等所有现场输人信号线路进行测试。由现场发来模拟信号，在控制室中依次观察对应的输人继电器、输入模块及编程器中该接点的状态是否一致。如不一致可顺序排查我出故障点，并及时排除。对输出信号线路的测试可以在编程器中对设备启停、犁煤器抬落等输出信号进行强制，然后顺序观察输出模块、输出继电器及就地接点的状态，并保持一致。经过上述输入、输出信号测试即可保证程控系统接线正确无误，下一步对整个输煤系统进行程序调试，根据现场设备的实际运行情况，对程序作出相应修改，最终得到针对现场设

42、备的应用程序。现场调试时经常遇到到货设备与原设计不一致的情况，此时应根据实际设备的原理接线对其控制程序进行修改，同时还应全面考虑对与之有联锁关系的其它设备是否产生影响；另外，当某个现场信号不可靠时可以考虑采用其它信号代替，如速度信号对皮带来说必不可少，但经常工作不稳定，这时可采用运行信号加一定时间的延时来代替。虽然从本质上讲两者有一定差别，但从实际运行效果出发，这种替代做法尚行得通；暂停I/O服务指令可通过程序将控制器与现场隔开，免除拆除接线或切除外部电源。用户程序必须经过一定时间的运行考验，才可以投入实际现场工作。综上所述，火电厂输煤程控系统的PLC系统调试方法，同样适用于其它控制场合及不同规模的程控