在每一次調(diào)試前，我們要做的工作就是把硬件全部組態(tài)正確，網(wǎng)絡(luò)組建好。此時(shí)，才能把程序下載進(jìn)去進(jìn)行軟硬件的調(diào)試。然而，就是這前期的組網(wǎng)問題，往往能夠遇到千奇百怪的問題。不管經(jīng)歷過多少的彎路，最終都會(huì)把項(xiàng)目調(diào)試完成。只不過是順利不順利的問題。下面就我經(jīng)歷過的一些小白問題，跟大家分享下。
1、模塊已組態(tài)，但不可用，預(yù)設(shè)值/實(shí)際值不匹配:(插入的模塊和組態(tài)的模塊類型不同) 期望的型號(hào) ，與當(dāng)前型號(hào)不匹配或是 不可用。
這樣的故障最為常見了。那么，很有可能的原因：（1）就是檢查組態(tài)型號(hào)和實(shí)際模塊型號(hào)是否一致。不過這樣的原因很小，因?yàn)榇蠹易龉こ潭己苤?jǐn)慎，（2）就是硬件上有些模塊沒能正確連接上，導(dǎo)致故障出現(xiàn)。也會(huì)出現(xiàn)此類故障現(xiàn)象。我遇到a.西門子ET200S上的高性能直接啟動(dòng)器模塊與底板插接處，因?yàn)榻泳€工的暴力，竟然把鏈接處的插針壓彎了。表面上安裝到位了。實(shí)際沒有到位。這樣導(dǎo)致ET200S故障，導(dǎo)致CPU也會(huì)出現(xiàn)上面的故障。當(dāng)時(shí)，換了模塊也不行，換了底板才發(fā)現(xiàn)插針已經(jīng)損壞。b.實(shí)際安裝的模塊數(shù)量比軟件組態(tài)中的數(shù)量模塊多一個(gè)，但是多這個(gè)模塊沒有用，只是備用。但是，軟件中的硬件組態(tài)下載到CPU中，硬件多一個(gè)模塊，雖然沒有接外邊傳感信號(hào)，但是它在ET200S接口模塊上。這個(gè)故障讓我很郁悶。大致一看，沒有問題。都是正確的。但是，仔細(xì)檢查，少組態(tài)了一個(gè)備用的模塊。同樣也會(huì)出現(xiàn)上面的故障信息。
2、針對(duì)總線沒有連通，我遇到的情況跟大家分享下。
（1）ProfiNet網(wǎng)絡(luò)不能正常連接
a、網(wǎng)線硬件連接就是錯(cuò)誤的。由于接線都是接線工來操作。根據(jù)在線診斷，定位故障的子站或是分站的設(shè)備。 我都是再另外做一根長的網(wǎng)線，單獨(dú)拉一根到出故障的設(shè)備上面，進(jìn)行檢測。直接判斷出，網(wǎng)線的硬件接線錯(cuò)誤。b.干擾問題所致。當(dāng)時(shí)，我的網(wǎng)絡(luò)總線布置是分站和變頻器走在一路上面，星型連接。每一路上面都是ET200S子站和變頻器。當(dāng)時(shí)組態(tài)沒有問題，但是真正運(yùn)行時(shí)候，就出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。后來在網(wǎng)絡(luò)布置上進(jìn)行更改，一路上把子站放一路，把變頻器放一路，這樣重新布置網(wǎng)絡(luò)，重新布線，避免了上面的問題。
（2）ProfiBus網(wǎng)絡(luò)不能正常連接
a.設(shè)備初期運(yùn)行正常，運(yùn)行了半年之后，就總是出現(xiàn)丟站的現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)，以為是干擾所致，就把所有屏蔽做了檢測和修改。故障仍然出現(xiàn)?？偩€電纜也是西門子原裝的。后來就更改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。把CPU上的DP接口放在總線的中間，終端電阻打到OFF，然后，兩邊再連接其他DP站。原來是CPU放在DP總線的開始端，這樣經(jīng)過更改之后，故障不出現(xiàn)了。這根通訊的據(jù)率和速率有關(guān)系導(dǎo)致這個(gè)故障出現(xiàn)。
b、DP總線一直故障，連接不上。從硬件檢查，包括DP設(shè)備上撥碼開關(guān)。軟件參數(shù)的檢查都沒有問題。但是始終通訊不上。這個(gè)故障讓我折騰很長時(shí)間才找出問題。當(dāng)時(shí)，也是把通訊電纜和動(dòng)力電纜分開布線，降低通訊速率，終端電阻檢查，屏蔽接線的檢查。都沒有問題。
原來是DP接頭安放的位置不對(duì)所致的。 我CPU下掛了機(jī)器人。機(jī)器人對(duì)CPU來說是從站，但是機(jī)器人自身有下掛了ET200L作為這個(gè)模塊的主站。這樣，機(jī)器人作為CPU從站，作為ET200L模塊的主站。DP總線需要兩個(gè)DP接頭，一個(gè)是從CPU過來的，一個(gè)是從ET200L過來。都要接在機(jī)器人上安裝的CP5614 A2這個(gè)通訊卡上面。同時(shí)，要保證機(jī)器人內(nèi)部通訊參數(shù)配置正確，I.O驅(qū)動(dòng)配置正確。以為這方面原因，折騰來折騰去的。反復(fù)配置斷電重啟。都不行?？唇K端電阻的位置也都正確。后來靜心想了下，漏 一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)榻泳€安裝都是工人在操作。我一看DP接頭硬件安裝位置機(jī)不對(duì)，導(dǎo)致整個(gè)DP總線就不能通訊。后來把兩個(gè)DP接頭在機(jī)器人控制柜內(nèi)換下位置就全部好了。
上面是我們都經(jīng)常在調(diào)試前遇到小問題，只是我們做調(diào)試前，細(xì)心點(diǎn)，冷靜點(diǎn)，都能把這些問題快速解決。
請(qǐng)問PID控制中，當(dāng)輸出超出范圍后執(zhí)行 MX = 1.0 - (MPn + MDn ) 和MX = - (MPn + MDn)，這兩條算法的作用是什么呢？”
答：這兩個(gè)公式用來對(duì)PID的輸出限幅。S7-200的系統(tǒng)手冊(cè)的PID“變量和范圍”中有下面的內(nèi)容：
“輸出變量是由PID運(yùn)算產(chǎn)生的，所以在每一次PID運(yùn)算完成之后，需更新回路表中的輸出值，輸出值被限定在0.0~1.0之間。
如果使用積分控制，積分項(xiàng)前值要根據(jù)PID運(yùn)算結(jié)果更新。這個(gè)更新了的值用作下一次PID運(yùn)算的輸入，當(dāng)計(jì)算輸出值超過范圍(大于1.0或小于0.0)，那么積分項(xiàng)前值必須根據(jù)下列公式進(jìn)行調(diào)整：
MX=1.0 –（MPn + MDn） 當(dāng)計(jì)算輸出Mn > 1.0
或
MX= –（MPn + MDn） 當(dāng)計(jì)算輸出Mn < 0.0
其中：
MX是調(diào)整過的偏差的數(shù)值
MPn是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出比例項(xiàng)數(shù)值
MDn是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出微分項(xiàng)數(shù)值
Mn是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出數(shù)值”
在系統(tǒng)手冊(cè)的積分項(xiàng)部分，對(duì)積分項(xiàng)公式中的MX的解釋如下：“MX是在采樣時(shí)刻n–1時(shí)的積分項(xiàng)的數(shù)值(也稱為積分和或偏差)?！?/span>
“積分和(MX)是所有積分項(xiàng)前值之和。在每次計(jì)算出MIn之后，都要用MIn去更新MX。”
可見可以將MX視為PID的輸出的積分部分MIn。PID的輸出Mn= MPn + MIn + MDn= MPn + MX + MDn
上面的兩個(gè)公式實(shí)際上是用來對(duì)PID的輸出限幅的。
當(dāng)Mn > 1.0時(shí)，令Mn = MPn + MX + MDn= 1.0，所以MX=1.0 –（MPn + MDn）
當(dāng)Mn > 0.0時(shí)，令Mn = MPn + MX + MDn= 0.0，所以MX= –（MPn + MDn）
PLC選型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)
一 選型要點(diǎn)
S7-300 PLC的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進(jìn)行選型，并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴(kuò)展和有無特殊功能等要求。選型時(shí)具體注意以下幾方面：
(1)有關(guān)參數(shù)確定。一是輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)數(shù))確定。這是確定PLC規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)，一定要根據(jù)實(shí)際情況留出適當(dāng)余量和擴(kuò)展余地。二是PLC存儲(chǔ)容量確定。注意當(dāng)系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)，其存儲(chǔ)容量應(yīng)選大一些。
(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴(kuò)展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴(kuò)展方式，實(shí)際選用時(shí)，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴(kuò)展機(jī)架、Profibus-DP現(xiàn)場總線、通信模塊、運(yùn)程I/O及PLC子站等多種方式來擴(kuò)展PLC或預(yù)留擴(kuò)展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7-300 PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時(shí)必須根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)CPU的要求(包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有
PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并最好在西門子公司的技術(shù)支持下進(jìn)行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對(duì)CPU的支持狀況，我們的體會(huì)是：STEP7 V4.0對(duì)有些型號(hào)的CPU不支持，硬件組態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生故障出錯(cuò)，而STEP7V5.0則不存在這種問題。
二 設(shè)計(jì)及使用
1. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)注意以下幾方面：
(1)PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此在外部電路中應(yīng)設(shè)置串聯(lián)熔斷器等保護(hù)裝置，以防止負(fù)載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。
(2)PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，因此在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。MPI通信協(xié)議雖簡單易行，但響應(yīng)速度較慢。
(3)編制控制程序時(shí)，最好用模塊式結(jié)構(gòu)程序。這樣既可增強(qiáng)程序的可讀性，方便調(diào)試和維護(hù)工作；又能使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，方便WinCC組態(tài)時(shí)變量標(biāo)簽的統(tǒng)一編制和設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一顯示。
(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統(tǒng)可靠性。如PLC電源配電系統(tǒng)要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對(duì)全線運(yùn)行的不利影響。又如對(duì)電機(jī)的控制回路要進(jìn)行繼電器隔離，以消除外部負(fù)載對(duì)I/O模塊的可能損壞。另外，系統(tǒng)設(shè)備要采用獨(dú)立的接地系統(tǒng)，以減少雜波干擾。
2. 使用要點(diǎn)
(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統(tǒng)電壓畸變，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓、過負(fù)荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設(shè)備誤動(dòng)作。所以，在電源入口處最好應(yīng)設(shè)置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設(shè)施。其中，電源濾波器的地要以最短線路接到中央保護(hù)地。對(duì)于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。
(2)保護(hù)接地?？刹扇∮貌恍∮?0mm2的保護(hù)導(dǎo)線接好配電板的保護(hù)地；相鄰的控制柜也應(yīng)良好接觸并與地可靠連接。同時(shí)要做好防雷保護(hù)接地，通?？刹扇】偩€電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號(hào)電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應(yīng)雷進(jìn)入系統(tǒng)，可采用浪涌吸收器。
(3)做好信號(hào)屏蔽。信號(hào)的屏蔽非常關(guān)鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號(hào)。注意對(duì)多個(gè)模擬信號(hào)共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時(shí)，信號(hào)間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。
(4)當(dāng)現(xiàn)場沒有或無法設(shè)置硬點(diǎn)時(shí)，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，最好還是采用信號(hào)線直接相連的方式。
(5)應(yīng)合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾能力。具體采取的措施有：遠(yuǎn)離高壓柜、高頻設(shè)備、動(dòng)力屏以及高壓線或大電流動(dòng)力裝置；通信電纜和模擬信號(hào)電纜盡量不與其他屏 (盤)或設(shè)備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。
三 調(diào)試要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細(xì)致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險(xiǎn)檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序?qū)λ心K進(jìn)行檢查)。
(2)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試可按離線調(diào)試與在線調(diào)試兩階段進(jìn)行。其中離線調(diào)試主要是對(duì)程序的編制工作進(jìn)行檢查和調(diào)試，采用STEP7能對(duì)用戶編制程序進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線調(diào)試是一個(gè)綜合調(diào)試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設(shè)備以及所控設(shè)備等的調(diào)試。在線調(diào)試過程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運(yùn)行，可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、隨時(shí)解決問題，從而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。
在線調(diào)試設(shè)備開停時(shí)，必須先調(diào)試空開關(guān)的運(yùn)行情況；如果設(shè)備設(shè)有運(yùn)行監(jiān)視開關(guān)，則可把監(jiān)視開關(guān)強(qiáng)制為"１"(正式運(yùn)行時(shí)，撤銷強(qiáng)制)。調(diào)試單臺(tái)設(shè)備時(shí)可針對(duì)性地建立該設(shè)備的變量表，對(duì)該設(shè)備及其與該設(shè)備相關(guān)的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對(duì)模擬量的變化也可一目了然。比如調(diào)試電動(dòng)執(zhí)行器時(shí)，可建立一變量表，對(duì)執(zhí)行器的位置信號(hào)、限位信號(hào)、過力矩信號(hào)及輸出命令信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，便可非常直觀地觀測執(zhí)行器的動(dòng)作情況。
(3)S7-300 PLC模擬量模塊可通過變換信號(hào)類型卡支持各種類型信號(hào)。當(dāng)改造老生產(chǎn)工藝線時(shí)，不可避免地會(huì)遇到多類信號(hào)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)最好不把幾種信號(hào)接到同一模塊；同時(shí)必須先組態(tài)好模塊，再接信號(hào)線，檢查無誤后送電。此外，應(yīng)避免兩線制與四線制信號(hào)、電流與電壓信號(hào)的混接，以免燒壞模塊。
(4)一般變送器的負(fù)載能力為600Ω，而模擬量輸入模塊的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路內(nèi)設(shè)安全欄，必須注意抗阻的匹配；模擬量輸出模塊的負(fù)載能力為600Ω，一般
執(zhí)行器的負(fù)載能力為250Ω；如線路較長，也存在抗阻匹配問題。此外，要加強(qiáng)信號(hào)的隔離，特別是要加強(qiáng)與支流調(diào)速裝置、變頻調(diào)速裝置及設(shè)備配套的小型PLC之間的信號(hào)隔離，防止相互干擾。
四 結(jié)束語
S7-300 PLC的應(yīng)用非常廣泛，在設(shè)計(jì)選型和調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)碰到各種各樣的問題。本文從實(shí)際出發(fā)，總結(jié)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以上各方面的問題提出了自己的見解，希望對(duì)工程技術(shù)人員能有一定的參考價(jià)值。
梯形圖（Ladder Diagram）程序設(shè)計(jì)語言舉例介紹
梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖與操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待。LAD圖形指令有3個(gè)基本形式：
（1）觸點(diǎn)：
觸點(diǎn)符號(hào)代表輸入條件如外部開關(guān)，按鈕及內(nèi)部條件等。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位指定的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時(shí)，表示“能流”能通過。計(jì)算機(jī)讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)可以使用無數(shù)次。
（2）線圈：
線圈表示輸出結(jié)果，通過輸出接口電路來控制外部的指示燈、接觸器等及內(nèi)部的輸出條件等。線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，“能流”可以達(dá)到線圈，使線圈得電動(dòng)作，CPU將線圈的位地址指定的存儲(chǔ)器的位置位為1，邏輯運(yùn)算結(jié)果為0，線圈不通電，存儲(chǔ)器的位置0。即線圈代表CPU對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個(gè)線圈只能使用一次。
（3）指令盒：指令盒代表一些較復(fù)雜的功能。如定時(shí)器，計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等。當(dāng)“能流”通過指令盒時(shí)，執(zhí)行指令盒所代表的功能。
梯形圖按照邏輯關(guān)系可分成網(wǎng)絡(luò)段，分段只是為了閱讀和調(diào)試方便。在舉例中將網(wǎng)絡(luò)段省去。圖1是梯形圖示例。
