调试工程师岗位职责经典(精选3篇)
关键词:防排烟,系统调试,地铁
0 引言
地铁防排烟系统关系到地铁这种人流密集的公用建筑的使用功能与安全,是工程项目消防验收的重要内容。现根据近年参加的地铁防排烟系统调试工作,以上海地铁10号线防排烟系统调试验收为实例,简要阐述防排烟系统调试的步骤及出现问题的处理方法。
1 地铁防排烟系统的组成及特点
一座标准的地下二层地铁车站,其防排烟系统主要由区间隧道排烟系统、车站车轨区排烟系统、公共区排烟系统和设备管理用房排烟系统四部分组成。
区间隧道通风(兼排烟)系统承担车站相邻区间内发生火灾、阻塞工况时的通风、排烟任务,单台设备容量大、全线中央控制室统一控制,对相邻车站区间的防排烟起着至关重要的作用。
车站车轨区排热(兼排烟)系统主要承担车站车轨区的排热及火灾工况时的排烟任务,由耐高温排热风机、轨行区上下排热风道、风口和风阀、排风道组成,由全线中央控制室统一控制。
车站公共区排风(兼排烟)系统主要负责车站站厅、站台公共区平时的回排风和火灾工况时的排烟,此系统覆盖车站的乘客活动区域,且管线较长、排烟口数量较多,因而系统调试工作量较大,是工程防排烟检测和验收的重点。
设备管理用房排风(兼排烟)系统承担车站两端站厅站台各区域设备及管理用房的排风及火灾工况下的排烟功能,虽然不是乘客活动区域,但是由于系统较多、房间数量多、火灾控制模式繁杂,是系统调试工作量最大的部分。
2 地铁防排烟系统调试前应具备的条件
1)各系统风管、设备、部件安装完毕并经质量验收合格;
2)各系统严密性检测合格;
3)电气系统具备送电条件;
4)土建、装修专业与系统的接口部位均完成封堵;
5)相关的风道、静压室、回风室等环境均能满足系统开通的要求;
6)熟悉车站防火分区、防烟分区位置且相关的防火封堵及挡烟垂臂已施工完成。
3 地铁防排烟系统的调试内容及方法
调试包括设备单机调试、设备与自控系统点对点测试和联合调试及试运转三部分。
设备单机调试由施工单位负责组织实施,相关专业(设备、暖通、电气)配合,要求风机、空调箱在额定转速下运行2 h,风机叶轮旋转方向正确,运转平稳,无异常振动及声响,电机的运转功率(电流)与铭牌值应匹配,风机轴承温升符合规范要求。
设备与自控专业点对点测试一般由施工单位组织,主要对每台设备、每个防火阀进行点对点测试,记录测试结果,对存在的故障逐个进行排查,分析是设备本身故障还是动力、控制回路的问题并逐项消除。
系统联合调试:在设备点对点测试完成后进行,属于通风专业的系统联合调试工作主要是风量平衡,也是通风防排烟系统调试的重点和难点。地铁工程中公共区和设备管理用房防排烟系统,因其系统管线长、末端风口数量众多,是系统调试的重点内容。
系统联合调试常采用“基准风口调整法”,即先将系统风阀、风口全部处于开启状态下,对全部风口普测一遍风速,列表计算出实际风量与设计值的比,以比值最小的风口为基准风口,调节相邻风口的风量。全部风口调节一次后,再将所有风口的实测值与设计值进行比较,再次选出比值最小的,以其为基准,按照上述方法再进行一次调整。按照这样的步骤直到各末端风口风量与设计风量的偏差满足设计要求,即实测风口风量与设计风量的比值在0.9~1.1的范围内。
此外,对于地铁车站公共区防排烟系统,还应该对站厅站台楼梯口处的风速进行测试,即为保证站厅或站台发生火灾时为疏散的人流提供一个疏散气流,保证烟气不向疏散方向扩散,设计要求为:如站厅发生火灾,则应关闭站厅送风,开启站厅排烟,开启站台送风,关闭站台排烟,在楼梯口处形成从站台到站厅方向的1.5 m/s风速,从而保证站厅火灾烟气不向站台扩散,反之,如果站台发生火灾则与站厅相反模式进行送风、排烟。进行系统调试时,需要在站厅到站台的楼梯口处进行各种火灾工况下的风速测量。火灾区域的补风由空调箱送风系统来保证,设计不考虑各出入口补风量,但是出入口补风可以作为一种有利条件来对待。
分析地铁各防排烟系统特点可以发现,对于区间隧道通风系统和车站车轨区排烟系统,由于其各系统组成设备及阀门数量较少,系统由机电设备与土建风道相对独立自成系统,所以调试的重点在单机和点对点调试方面,风量则相对较容易得到保证;而公共区排烟系统和设备管理用房排烟系统则需要在做好单机和点对点的调试基础上进行大量的风量平衡测试,即系统联合调试。
4 调试过程中发生的问题及解决方案
1)防火阀执行机构操作空间问题。
地铁车站防排烟系统的防火阀数量众多,安装空间有限,常出现因空间位置过于狭小而影响施工、调试和维修的情况。在订货的时候必须根据综合管线图及现场情况分析确定防火阀的执行机构方向,保证防火阀执行机构一侧有可以接线及检修的空间,以保证自控专业的接线需求及系统运行的可靠性。
2)风机、空调箱正反转问题。
风机的正反转检查应该在设备单机调试阶段进行,但事实上,往往会有个别系统的设备正反转问题遗留到了系统调试阶段甚至维保阶段。对于此类问题,可以从两个方面进行核对检查:a.检测风量是否达到设计要求;b.通过设备运行电流判断,如果运行电流特别小(额定值50%~70%)时也应该检查该设备是否反转。
3)风机运转电流超出额定值的问题。
如果施工根据设计图纸实施,没有特别的减少系统阻力的情况下,设备运行时的电流应该基本在额定值的范围内,如果发现风机运行电流特别大时一定要注意分析原因。常见的原因有电机质量问题及风机叶轮不匹配等,需经综合分析、测试后确定原因,采取对策。
4)成品保护不当问题。
在施工阶段,防火阀都是成批进入施工现场,如果材料进场时间与实际施工计划发生较大偏差的时候,可能有一部分防火阀在进入施工现场后长期处于搁置状态,如果保管不当,可能会导致防火阀动作不灵活、执行机构绝缘破坏问题,影响后期调试的正常进行。在防火阀安装后同样要注意对防火阀的保护,避免潮湿、碰撞等对防火阀的破坏。
5)系统管线末端调整不当问题。
地铁环控系统各排风道内常有好几个系统的排风管共用一处排风道的情况。排风系统风管的设计考虑到了各系统排风压力平衡的要求,因此,各系统的管道截面尺寸、长度和空间布置不可随意修改、调整,否则,会使部分系统的使用功能受到影响,达不到设计的排放量。
5 结语
地铁通风工程中防排烟系统在调试过程中应根据不同特点重点关注,注意对每一个系统、每一个部件的认真检查和调试,对暴露出的问题对症处理。对发现的问题,及时反馈至施工过程中,使可能发生的问题在施工阶段就得以预防或避免,保证系统调试达到设计要求。
参考文献
[1]范惠民.通风与空气调节工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
[2]GB 50243-2002,通风与空调工程施工质量验收规范[S].
【关键词】仪表安装;调试;投运
1.引言
目前,各类仪表已广泛应用于工业生产,随着技术的发展,仪表的应用与操作也更加方便。仪表在工业生产过程中能够长期正常稳定的工作,其安装也很重要。在此,笔者总结仪表安装工程的特点和调试原理,分析仪表安装工程的调试和投运的工作要点和施工方法。
2.仪表安装特点
仪表类设备一般是一个回路系统,其安装就是把各个独立的部件按设计要求组成回路或系统,完成相应的控制或检测任务。仪表安装有其特殊性,工种多、技术要求严、与工艺联系密切、施工期短且安全问题突出。
2.1 技术要求
由于仪表种类繁多、形式多样,并且安装质量对检测的准确性和系统运行质量可能有重大影响,需要仪表工、电工、焊工及管工等相互配合才能完成。一次元件安装不符合技术要求时,可能会导致很大的检测误差。由于安装完成后不能立即校验其合格性,故对施工质量提出了较高要求。
由于仪表型号众多且品种繁杂,要一一掌握是不可能的。为此,要求仪表安装人员必须具有仪表工作原理、使用方法及注意事项等方面的基本知识;同时还要对工艺有所了解。这对深刻领会仪表安装中的各项技术要求和设计意图会有很大帮助。
2.2 与工艺联系密切
仪表安装是整个施工过程中的一部分。施工过程中工艺是主体,仪表安装要从属于工艺,每当二者发生冲突时仪表就得让路。当然,在有关检测质量的重大原则上(如孔板安装的直管段问题),仪表安装仍要坚持有关安装规范,以满足仪表的技术要求。
2.3 施工期短
由于仪表安装从属于主体施工,因此其现场施工期是禁止延长的。通常在主体安装完成60%—70%之前,仪表施工往往还无法进入现场,但当仪表施工开始时,工艺主体设备的安装却又进入尾声。为了不影响工艺设备与管道的试压和试运转,仪表安装的组织工作是极其重要的,特别是充分做好施工前的物资准备,制订合理的施工计划,有效调度施工技术力量,对保证安装质量,加速安装进度具有重要意义。因此,仪表安装工作必须有统一的领导和各方面彼此的协作,而且要求仪表安装人员具有广泛的知识和熟练全面的技能。
3.仪表调试和投运
在仪表安装前就要进行仪表的单体校验,仪表施工完成后,就要进行仪表系统的校验工作。
3.1 单体调校
仪表单体调校在规范中有明确规定,是仪表工程施工中的重要组成部分。虽然仪表已在出厂时由制造厂进行了校准和检定,但是经过运输、储存和安装,其计量性能和示值误差必然会受影响。因此在安装或使用前,应根据有关检定规程和技术文件对仪表进行校准和检定。调校用仪器必须是带鉴定合格证的标准仪器,其基本误差的绝对值必须小于被调校仪表基本误差绝对值的1/3。
单体校验一般在仪表安装前至少1个月进行。应选择在清洁、光线充足并且没有大的振动、噪音、潮湿和强磁场干扰的环境下,最好设置调校试验室。仪表的单体调校分为基本调校和精度调校,基本调校包括外观及封印完好、附件完全、表内零件无脱落、铭牌清楚完整;电动仪表在通电前应先检查其电气开关的操作是否灵活可靠,电气线路的绝缘电阻值是否符合标准;现场仪表的面板和刻度盘整洁清新;指针移动平稳,无卡针现象;切换开关及接线端子板上信号编号相一致。精确度调校包括被校仪表应进行死区正、反行程基本误差和回差调校,调校点在全刻度范围内均匀选取不少于5点;调校主要进行手动操作误差试验,电动控制器的闭环跟踪误差调校,气动控制器的控制点偏差调校,PID刻度误差试验,当有附加机构时要进行附加机构的动作误差调校;
3.2 二次联校(系统调校)
现场仪表接线完成后,开始仪表的系统调校,目的是判断所安装仪表是否可以正常工作。系统调校一般按照检测回路、自动控制回路和信号报警回路三类进行。在工艺试车前,仪表系统安装完毕,管道清扫完毕,压力试验合格,电缆(线)绝缘检查合格,电源、气源和液压源已符合仪表运行要求下进行。
(1)检测回路。系统调校的第一个任务是贯通回路,其目的是检验接线是否正确,配管是否有误。检测回路由现场一次点、一次仪表、现场变送器和控制室仪表盘上的指示仪及记录仪等组成。
(2)控制回路。控制回路由变送器和控制室中的控制器和现场执行单位(通常为气动薄膜控制阀)组成。具体操作是在现场变送器输人端加一信号,观察控制器指示部分有没有指示,现场控制阀是否动作。当信号从最小到最大时,控制阀开度是否也从最小到最大(或从最大到最小),动作是否适续、流畅。最后是按最大、中间、最小3个信号输出,控制阀的开度指示应符合精度要求。
还有一个试验是在系统信号发生端,给控制器加上一个模拟信号,检查其基本误差、软手动时输出保持特性和PID动作趋向以及手动/自动操作的双向切换性能。
如果线路有问题,控制阀无法动作,就需要檢查回路。主要检查核对控制器的正/反作用开关和控制阀的开/关特性。如果控制器的输出与控制阀行程不一致,而控制阀又不符合其特性,就要对控制阀单独校验。如果控制器的基本误差超过允许范围,手动/自动双向切换开关无法作用,就要对控制器重新校验。
系统调校过程中,带阀门定位器的控制系统比较难调校。在此介绍一个经验调校法,即当输入为一半(DDZ,Ⅲ型表的输人为12mA(DC),气动仪表60kPa)时,阀门定位器的传动连杆为水平,这样再进行校验也可较快地完成二次调校。
(3)报警回路。报警回路由仪表和电气的报警接点以及控制盘上的各种控制仪器等组成。报警单元的系统调试是模拟报警,把报警机构调整到设计报警的位置,然后在信号输入端作模拟信号,观察相应的指示灯和声响是否有反应。接着按消除铃声按钮,正确的结果应该是铃声停止,但灯光应该依旧;第二个试验是拆除模拟信号,摁下试灯按钮,全部信号灯亮并响铃,再摁消除铃声按钮,应该是铃声停止但信号灯继续亮。其目的是检查线路逻辑的正确性。
3.3 系统投运
仪表专业协同工艺专业对设定的参数一一确认,尤其是主要设备如制酸风机的润滑油温度压力、轴瓦温度等检测控制参数;净化工序入口温度与该风机的联锁等参数,其报警、联锁跳车保护设定值必须严格把关,以确保联锁保护系统准确无误。试车时,按审批的各专业共同编写的试车方案执行,仪表专业密切配合。投运过程中,仪表专业人员要全程跟踪,与工艺、生产人员配合,发现并及时解决出现的问题。
4.结束语
笔者综述了仪表安装工程中调试和投运的具体工作,总结仪表安装工程的调试过程中发现的难题和容易产生错误之处。在实际施工过程中,会碰到各种各样的问题,只要严格按照图纸和相关标准施工,同时与用户、工程设计单位和监理及时沟通项目中遇到的实际难题,就能保证仪表安装工程调试和投运的顺利完成。
参考文献
[1]李海明.现代仪表控制系统在石化生产装置上应用研究[J].中国科技博览,2010(35).
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。
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*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
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
讯口与编程器进行通讯。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、DEVICEN ET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,应该是工业
以
太网协议会越来越普遍。
PLC与编程器或手提电脑的通讯大部分采用RS232协议的串口通讯。用户在进行程序下载和诊断时都
是
这种方式,但是,这种通讯的方式绝不仅限于此。在大量的机械设备控制系统中,PLC都是采用这种方式 与人机界面进行通讯的。人机界面通常也是采用串口,协议则以MODBUS为主,或者是专门的通讯协议。
而
界面方面则由HMI的厂家提供软件来进行设计。
现在的PANEL PC也有采用这种方式来进行通讯的,在PANEL PC上运行一些组态软件,通过串口来
存取
OpenPLC的数据,由于PANELPC的逐渐轻型化和价格的下降,这种方式也越来越多地被使用。
在需要对多台PLC进行联网的时候,如果PLC的数量不是很多(15个节点以内)、数据传输量不大的 系统,常采用的方式是通过RS485所组成的一个简单串行通讯口连接的通讯网络。由于这种通讯方式编程 简单,程序运行可*,结构也比较合理,因此很受离散制造行业的工厂工程师的欢迎。在总的I/O 点数不超 过上10000个,开关量I/O 点占80%以上的系统,都可以采用这种通讯方式能够稳定而可*地运行。
如果对通讯速度要求较高的场合,可以采用点到点的以太网通讯方式。使用控制器的点到点通讯指令,通过标准的以太网口,用户可以在控制器之间或者扩展控制器的存储器之间进行数据交换。这PLC较为广 泛使用的一种多CPU模块的通讯方式,与串口的RS485 所构成的点对点网络相比,由于以太网的速度大
大
加快,加上同样具有连接简单,编程方便的优势,更方便的是,与上位机可以直接通过以太网进行通讯,因此很受用户的欢迎。甚至,在一些单台PLC和一台PANELPC构成的人机界面的系统中,由于PANEL PC
中
通常有内置的以太网口,也有用户采用这种通讯方式。目前,OpenPLC对一些SCADA 系统和连续流程
行业 的远程监控系统和控制系统,基本上采用这样的方式。
还有一种分布式网络在大型PLC系统中是最为广泛考虑的结构。通过使用人机界面(HMI)和DDE 服务
器
均可获得对象控制器的数据,同时可以通过Internet远程获得该控制器的数据。各个CPU独立运行,通过 以太网结构采用C/S方式进行数据的存取。数据的采集和控制功能的实现都在OpenPLC的CPU模块中
实现,而数据的保存则在上位机的服务器中完成。数据的显示和打印等则通过HMI界面和组态软件来实现。
六、软件调试
PLC的内部固化了一套系统软件,使得你开始能够进行初始化工作和对硬件的组态。PLC的启动设置、看门狗、中断设置、通讯设置、I/O模块地址识别都是在PLC的系统软件中进行的。
每种PLC都有各自的编程软件作为应用程序的编程工具,常用的编程语言是梯形图语言,也有ST、IL 和其它的语言。如何使用编程语言进行编程,这里就不细述了。
但是,用一种编程语言编出十分优化的程序,则是工程师编程水平的体现。每一种PLC的编程语言都有 自己的特色,指令的设计与编排思路都不一样。如果对一种PLC的指令十分熟悉,就可以编出十分简洁、优美、流畅的程序。例如,对于同样的一款PLC的同样一个程序的设计,如果编程工程师对指令不熟悉,编程技巧也差的话,需要1000条语句;但一个编程技巧高超的工程师,可能只需要200条语句就可以实
现
同样的功能。程序的简洁不仅可以节约内存,出错的概率也会小很多,程序的执行速度也快很多,而且,今后对程序进行修改和升级也容易很多。
所以,虽然说所有的PLC 的梯形图逻辑都大同小异,一个工程师只要熟悉了一种PLC的编程,再学习
第
二个品牌的PLC就可以很快上手。但是,工程师在使用一个新的PLC的时候,还是应该仔细将新的PLC的
编程手册认真看一遍,看看指令的特别之处,尤其是自己可能要用到的指令,并考虑如何利用这些特别的 方式来优化自己的程序。各个PLC的编程语言的指令设计、界面设计都不一样,不存在孰优孰劣的问题,主要是风格不同。我们不能武断地说三菱PLC的编程语言不如西门子的STEP7,也不能说STEP7比ROCKWELL 的RSLOGIX要好,所谓的好与不好,大部分是工程师形成的编程习惯与编程语言的设计风
格是否适用的问题。
现场常常需要对已经编好的程序进行修改。修改的原因可能是用户的需求变更了,可能是发现了原来编 程时的错误,或者是PLC运行时发生了电源中断,有些状态数据会丢失,如非保持的定时器会复位,输入 映射区会刷新,输出映射区可能会清零,但状态文件的所有组态数据和偶然的事件如计数器的累计值会被
保存。
工程师在这个时候可能会需要对PLC进行编程,使某些内存可以恢复到缺省的状态。在程序不需要修改 的时候,可以设计应用默认途径来重新启动,或者利用首次扫描位的功能。
所有的智能I/O模块,包括模拟量I/O模块,在进入编程模式后或者电源中断后,都会丢失其组态数
据,用户程序必须确认每次重新进入运行模式时,组态数据能够被重新写入智能I/O模块。在现场修改已经运行时常被忽略的一个问题是,工程师忘记将PLC切换到编程模式,虽然这个错误不难
发现,但工程师在疏忽时,往往会误以为PLC发生了故障,因此耽误了许多时间。
另外,在PLC进行程序下载时,许多PLC 是不允许进行电源中断的,因为这时,旧的程序已经部分被
改
写,但新的程序又没有完全写完,因此,如果电源中断,会造成PLC 无法运行,这时,可能需要对PLC的
底层软件进行重新装入,而许多厂家是不允许在现场进行这个操作的。大部分新的PLC已经将用户程序与
PLC的系统程序分开了,可以避免这个问题。
七、结语
现场工程师的工作是十分重要的。要想成为一个优秀的现场工程师,首先要对现场的工作有热情甚至激 情,然后要有严谨和耐心的态度。现场的工作环境不想在自己的公司里那么舒适,常常是又脏又乱的,而 且由于有工期和时间的限制,压力也很大。而且,要面对用户和其它专业(如电气、仪表、工艺、管线施工 等)的现场人员的要求和指责,需要有协调和灵活变通的能力。另外,现场工程师与研发工程师在工作中 有一个很大的不同点在于,在现场,你的最重要的任务是保证系统能够按时正常运行。如果一个方案暂时 走不通,要立即考虑第二甚至第三方案,哪怕是先将就一下,也要使系统能够先正常工作起来。而研发工 作是不能变通的,你要实现这个功能,必须用这个办法,其它方法虽然可以实现,但你是不能使用的。许 多现场工程师由于不了解这个差别,常常在现场钻入牛角尖,一条路走到死,结果导致了现场调试工作的 延误。这也是为什么一个优秀的研发工程师往往并不是一个好的现场工程师的原因。现场的工程师必须有
开放的头脑和灵活的心态,当然是建立在严谨的工作态度的基础之上的。
此外,尽管现场工作压力十分巨大,但要注意劳逸结合。有时候,三天三夜不离开现场似乎是必要的。但对于一个编程和调试工程师来说,可能回去睡它一个好觉,工作一定会完成得更快。如果在现场的调试
时间很长,则抽出一两天放松一下,也是十分必要的。有时候,游山玩水也是工作。
另外,一个优秀的现场工程师,主要依*的是工作经验的积累,与个人的天分关系不大,只要勤恳,并 做过足够多的项目,那么绝大多数人都是可以成为一个优秀的现场工程师的。所需要的时间?可能是三年