PLC現(xiàn)場工程師工作管理標準手冊

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PLC現(xiàn)場工程師工作手冊

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臣臣李臣咫臣一、出發(fā)前的準備

從事PLC的技術(shù)支持的人，假如是要到現(xiàn)場開始進行系統(tǒng)調(diào)試，不管是對OEM客戶，

還是對一個過程操縱的系統(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，

要更換自己的服裝特別是鞋子，帶好水、食品，還要準備在野外的一些防身用品，假如是過

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，也有很多的

東西是要準備的。

首先要安排自己的行程計劃與衣食住行。假如是需要住宿的話，那么如何定機票、酒店

（旅館、招待所），這里就不多說了。假如時間很長（如超過一個月），為了省錢，就要考

慮在當?shù)刈夥孔恿?，特別是出發(fā)的是一個小組，而不是一個人的時候。衣食住行，這些問題

與普通的旅行是一樣的，盡管這些問題對你完成任務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，由于食物中毒導致一個星期拉痢疾的情況會對工作造成什么樣的影響，

就明白該準備那些東西了。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，看看是否所有的情況都已經(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，假如要與現(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。還有，一臺結(jié)實的手提電腦，是你編程與調(diào)試的必需的工

具。盡管這些工具你能夠要求用戶準備好，但是，作為一個職業(yè)的PLC工程師，假如連這

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，假如需要的話，你

能夠向公司或者者客戶提出來，讓他們提早準備，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者備用的。

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，假如現(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，與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，盡管有些只值幾分錢，但到了現(xiàn)場后，可能會節(jié)約你一天甚至幾天的時

間，特別是你去的地方是在一個偏遠的山區(qū)的時候。盡管在發(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，假如螺絲釘不夠（而這是每次都必定發(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。盡管現(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，由于這些是一臺PLC能夠工作的

基礎(chǔ)，假如現(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，你的所有的工作都務必停下來。因此最好帶上一套。

其它的I/O模塊與通訊模塊，假如現(xiàn)場只有一個的，你都要考慮在多帶一個。關(guān)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、設計交底工作

假如系統(tǒng)設計不是你自己做的，那么在出發(fā)前，就要與系統(tǒng)的設計人員進行充分的溝通,

關(guān)于不清晰與不明白的地方，一定要弄清晰，確保自己清晰地懂得了要完成的工作目標，與

設計者的意圖。不要輕易否定設計者的方案，也不要輕易地說別人那里設計得不行。

但是，由于你是從事現(xiàn)場的工程師，因此，也不必過于迷信設計者。你能夠提出自己的

建議。比如，PLC的機架與CPU模塊與I/O模塊的搭配原則，可能有的時候候，設計師不

明白你所用的PLC的機架有4槽、6槽與8槽，甚至12槽的，因此，也許全部都選了8

槽的，而導致了幾個槽的空缺，你能夠建議它修改為4槽或者6槽的。

方案設計中，最容易出問題的地方是通訊，現(xiàn)場調(diào)試最煩惱的地方也是通訊，因此關(guān)于

通訊的部分，你務必清晰熟悉系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，同時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能夠通訊的。比如，操作臺電腦、

觸摸屏、PLC、變頻器、其它的PLC、一些智能儀表與儀器，假如這些東西需要通訊的話,

你務必要確認它們相互之間是能夠通訊的，假如你不確認的話，就要與廠家聯(lián)絡，并親自再

試一次。假如PLC的節(jié)點數(shù)較多，要考慮距離與廠家CPU的限制。

假如系統(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)

功能與技術(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。

關(guān)于電源模塊的配置，一個資深的工程師應該能夠做出比較合理的搭配。比如，電源模

塊通常有5A與10A的分別，假如模塊較少，能夠選用功率小的電源模塊，假如模塊較多，

則應該選用大功率的電源模塊。而通常，假如現(xiàn)場儀表需要PLC也供應24V直流電源而不

是使用外部電源供電（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)不一致的系統(tǒng)，通常同型號的模塊放置在一起。但是,

假如關(guān)于輸出模塊與輸入模塊形成回路的，則能夠?qū)⒁粋€回路的參量所涉及的模塊放置在一

個機架上（或者一個CPU所操縱的機架上）比較合理。有的設計師在設計的時候不可能考

慮這一點，你能夠調(diào)整過來。

在選型的時候，由于各類PLC都有大型、中型、小型的分別，這些分別要緊是由CPU

模塊的性能不一致造成的。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，要緊是，假如操縱點數(shù)不多，小型的CPU模塊完全能夠勝任，則小型的CPU反

而比大型的CPU模塊工作還要可靠一些。由于，小型的CPU所涉及的資源少，而大型CP

U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能夠更單純與穩(wěn)固地工作。

在設計交底的過程中要指出的是，關(guān)于設計中的任何變更，你只能提建議，而不是擅自

做修改。由于，你的職責是按照設計施工，而不是設計，因此，關(guān)于任何你發(fā)現(xiàn)的不合理的

東西，你能夠提出意見，但務必要等到設計變更確認書下到你手里后，你才能按照變更后的

設計工作，盡管這個變更可能是你的意見。還有，即使最初的設計也是你做的，你在變更后,

也要通知客戶，并取得客戶的書面同意。

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

一點能夠參考各類產(chǎn)品的使用手冊。但不管什么PLC,不都能裝設在下列場所：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、

化學物質(zhì)容易侵入的地方，有大量灰塵的地方，振動大且會造成安裝件移位的地方。

假如務必要在上面的環(huán)境使用，則要為PLC制作合適的操縱箱，使用規(guī)范與必要的防

護措施。假如需要在野外極低溫度下使用，能夠使用有加熱功能的操縱箱。如何做這些防護

箱或者操縱箱，各制造商與與資格的系統(tǒng)集成商將會為客戶提供相應的供應與設計。

在使用操縱箱時，在操縱箱內(nèi)OpenPLC安裝的位置要注意如下事項：操縱箱內(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、馬達操縱器、變頻器等是否與PLC保

持適當距離，動力線與信號操縱線是否分離配置，組件裝設之位置是否利于日后之檢修，是

否需預留空間，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。靜電是無形的殺手，但可能由于不可能對人造成生命危

險，因此許多人常常忽視它。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。盡管你被靜電打到的話，只只是是輕微的酥麻，但這對PLC與其它任

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：在進行維修或者更換組件時，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者是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，在決定操縱箱內(nèi)各類操縱組件及線槽位置后，要依照圖紙所示尺

寸，標定孔位，鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。在裝上電源供應模塊前，務必同時

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，很多經(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，

盡管你正常前進的時候，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/。模塊插入機架上的槽位前，要先確認模塊是

否為自己所預先設計的模塊；I/O模塊在插入機架上的導槽時，務必插到底，以確保各接觸

點是緊密結(jié)合的；模塊固定螺絲務必鎖緊；接線端子排插入后，其上下螺絲務必旋緊。由于

現(xiàn)場的變壓器、電機等影響，多少會有振動，假如這些螺絲釘松動了，會導致模塊從機架中

松開。

四、硬件模塊的組態(tài)與確認

關(guān)于各類PLC的現(xiàn)場硬件組態(tài)與軟件調(diào)試，通常有經(jīng)驗的工程師應該先花一些時間對

自己的現(xiàn)場工作進行一個簡單的規(guī)劃，通常應當采取如下的步驟：

(1)系統(tǒng)的規(guī)劃

首先，務必深入熟悉系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的操縱方法，同時與用戶或者設計

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/。模塊選擇與地址設定

當I/O模塊選妥后，根據(jù)所規(guī)劃之I/。點使用情形，由PLC的CPU系統(tǒng)自動設定I/O

地址，或者由使用者自定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，根據(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，則務必進行除錯，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)，項目計劃亦告完成。

(6)程序注釋與歸檔

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)工程師的良好習慣，不管對今后自己

進行保護，或者者移交用戶，這都會帶來極大的便利，而且是你的職業(yè)水準的一個表達。

以上工作中，復雜的系統(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。事實上，現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題與工

作量都是在接線方面。有經(jīng)驗的工程師首先應當檢查現(xiàn)場的接線。通常，假如現(xiàn)場接線是由

用戶或者者其它的施工人員完成的，則通過看其接線圖與接線的外觀，就能夠?qū)泳€的質(zhì)量

有個大致的推斷。然后要對所有的接線進行一次完整而認確實檢查?，F(xiàn)場由于接線錯誤而導

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與責任，而且，能夠省去你后面大量的時間。

五、通訊的設置

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，可能不一致的CPU所接的I/O模塊的參量有需要協(xié)同

處理的地方，或者者，即使不需要協(xié)同操縱，可能也要送到某一個中央操縱室進行集中顯示

或者儲存數(shù)據(jù)。即便只有一個CPU模塊，假如有遠程單元的話，就牽涉到本地CPU模塊

與遠程單元模塊的通訊。止匕外，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，由于涉及到不一致廠家的產(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、PROFIB

US、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，應該是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議會越來越普遍。

PLC與編程器或者手提電腦的通訊大部分使用RS232協(xié)議的串口通訊。用戶在進行程

序下載與診斷時都是這種方式，但是，這種通訊的方式絕不僅限于此。在大量的機械設備操

縱系統(tǒng)中，PLC都是使用這種方式與人機界面進行通訊的。人機界面通常也是使用串口，

協(xié)議則以MODBUS為主，或者者是專門的通訊協(xié)議。而界面方面則由HMI的廠家提供軟

件來進行設計。

現(xiàn)在的PANELPC也有使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的逐步輕型化與價格的下降，

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，假如PLC的數(shù)量不是很多（一五個節(jié)點以內(nèi)）、

數(shù)據(jù)傳輸量不大的系統(tǒng)，常使用的方式是通過RS485所構(gòu)成的一個簡單串行通訊口連接的

通訊網(wǎng)絡。由于這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)，都能夠使用這種通訊方式能夠穩(wěn)固而可靠地運行。

假如對通訊速度要求較高的場合，能夠使用點到點的以太網(wǎng)通訊方式。使用操縱器的點

到點通訊指令，通過標準的以太網(wǎng)口，用戶能夠在操縱器之間或者者擴展操縱器的存儲器之

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，與上位機能夠直接通過以太網(wǎng)進行通訊，因此很受用戶的歡迎。甚至,

在一些單臺PLC與一臺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，也有用戶使用這種通訊方式。目前，OpenPLC對一些SCADA系統(tǒng)與連

續(xù)流程行業(yè)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)，基本上使用這樣的方式。

還有一種分布式網(wǎng)絡在大型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(H

Ml)與DDE服務器均可獲得對象操縱器的數(shù)據(jù)，同時能夠通過Internet遠程獲得該操縱器

的數(shù)據(jù)。各個CPU獨立運行，通過以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)使用C/S方式進行數(shù)據(jù)的存取。數(shù)據(jù)的采集

與操縱功能的實現(xiàn)都在OpenPLC的CPU模塊中實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)的儲存則在上位機的服務器

中完成。數(shù)據(jù)的顯示與打印等則通過HMI界面與組態(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與對硬件的組態(tài)。P

LC的啟動設置、看門狗、中斷設置、通訊設置、I/。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與其它的語言。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表達。每一種PLC

的編程語言都有自己的特色，指令的設計與編排思路都不一樣。假如對一種PLC的指令十

分熟悉，就能夠編出十分簡潔、優(yōu)美、流暢的程序。比如，關(guān)于同樣的一款PLC的同樣一

個程序的設計，假如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條語句就能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的功能。程序的簡潔

不僅能夠節(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

進行修改與升級也容易很多。

因此，盡管說所有的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，再學習第二個品牌的PLC就能夠很快上手。但是，工程師在使用一個新的PLC的

時候，還是應該認真將新的PLC的編程手冊認真看一遍，看看指令的特別之處，特別是自

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的編程語言的指令設計、界面設計都不一樣，不存在孰優(yōu)孰劣的問題，要緊

是風格不一致。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S

TEP7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

慣與編程語言的設計風格是否適用的問題。

現(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)了原先編程時的錯誤，或者者是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)與偶然的事件如計數(shù)器的累計值會被儲存。

工程師在這個時候可能會需要對PLC進行編程，使某些內(nèi)存能夠恢復到缺省的狀態(tài)。

在程序不需要修改的時候，能夠設計應用默認途徑來重新啟動，或者者利用首次掃描位的功

能。

所有的智能I/O模塊，包含模擬量I/。模塊，在進入編程模式后或者者電源中斷后，都

會丟失其組態(tài)數(shù)據(jù)，用戶程序務必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)運行經(jīng)常被忽略的一個問題是，工程師不記得將PLC切換到編程模式，

盡管這個錯誤不難發(fā)現(xiàn)，但工程師在疏忽時，往往會誤以為PLC