plc梯形图的结构分析-基于PLC工业控制系统测试方法
时间:2017-02-16 11:42 来源:未知 作者:admin 点击:次
| 采用一般编程方法还是采用顺序功能图编程方法；采用顺序功能图的单序列结构还是选择序列结构、并行序列结构，使用启/保/停电路、步进顺控指令进行编程还是用置位/复位指令进行编程。 梯形图的分解由操作主令电路(如按钮)开始，查线追踪到主电路控制电器(如接触器)动作，中间要经过许多编程元件及电路，查找起来比较困难。 无论多么复杂的梯形图，都是由一些基本单元构成的。按主电路的构成情况，利用逆读溯源法，把梯形图和指令语句表分解成与主电路的用电器(如电动机)相对应的几个基本单元，然后一个环节、一个环节地分析，最后再利用顺读跟踪法把各环节串起来。 (1)按钮、行程开关、转换开关的配置情况及作用 在plc的I/O接线图中有许多行程开关和转换开关，以及压力继电器、温度继电器等，这些电器元件没有吸引线圈，它们的触点的动作是依靠外力或其他因素实现的，因此必须先把引起这些触点动作的外力或因素找到。其中行程开关由机械联动机构来触压或松开，而转换开关一般由手工操作，从而使这些行程开关、转换开关的触点在设备运行过程中便处于不同的工作状态，即触点的闭合、断开情况不同，以满足不同的控制要求，这是看图过程中的一个关键。 这些行程开关、转换开关的触点的不同工作状态单凭看电路图难以搞清楚，必须结合设备说明书、电器元件明细表，明确该行程开关、转换开关的用途，操纵行程开关的机械联动机构，触点在不同的闭合或断开状态下电路的工作状态等。 (2)采用逆读溯源法将多负载(如多电动机电路)分解为单负载(如单电动机)电路 根据主电路中控制负载的控制电器的主触点文字符号，在PLC的I/O接线图中找出控制该负载的接触器线圈的输出继电器，再在梯形图和指令语句表中找出控制该输出继电器的线圈及其相关电路，这就是控制该负载的局部电路。 在梯形图和指令语句表中，很容易找到该输出继电器的线圈电路及其得电、失电条件，但引起该线圈的得电、失电及其相关电路就不容易找到，可采用逆读溯源法去寻找： 1)在输出继电器线圈电路中串、并联的其他编程元件触点的闭合、断开就是该输出继电器得电、失电的条件。 2)由这些触点再找出它们的线圈电路及其相关电路，在这些线圈电路中还会有其他接触器、继电器的触点 3)如此找下去，直到找到输入继电器(主令电器)为止。 值得注意的是：当某编程元件得电吸合或失电释放后，应该把该编程元件的所有触点所带动的前、后级编程元件的作用状态全部找出，不得遗漏。 找出某编程元件在其他电路中的动合触点、动断触点，这些触点为其他编程元件的得电、失电提供条件或者为互锁、联锁提供条件，引起其他电器元件动作，驱动执行电器。 (3)将单负载电路进一步分解 控制单负载的局部电路可能仍然很复杂，还需要进一步分解，直至分解为基本单元电路。 (4)分解电路的注意事项 1)若电动机主轴接有速度继电器，则该电动机按速度控制原则组成停车制动电路。 2)若电动机主电路中接有整流器，表明该电动机采用能耗制动停车电路。 (5)集零为整，综合分析 把基本单元电路串起来，采用顺读跟踪法分析整个电路。 基于PLC工业控制系统测试方法 1.基于PLC的工业控制系统特点 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），作为离散控制的首选产品，在自动化领域占据着十分重要的位置。基于PLC的工业控制系统由模仿原继电器控制原理发展起来，利用存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，并通过输入/输出（I/O）发出控制信号和接受输入信号，来控制各类机械或生产过程。基于PLC的工业控制系统与其他工业控制系统相比较，具有不可忽视的优点：与继电·接触器控制系统的比较，PLC系统在灵活性和扩展性、可靠性和可维护性、控制速度和稳定性、延时的可调性与精度、设计与施工、系统价格方面具有巨大优势，并代替继电·接触器控制广泛应用于工业控制系统中；与计算机控制系统的比较：PLC系统的功能模块结构、顺序扫描方式工作、恶劣工业应用环境适应性方面都是工业用微机无法和PLC相比，但是，计算机在信息处理方面还是优于PLC，所以，在一些工业控制系统中，常常将两者结合起来，PLC作为下位机进行现场控制，计算机作为上位机进行信息处理；与集散控制系统（Distributed Coiitrol System，dcs）的比较：PLC在开关量控制和顺序控制方面有一定的优势；而DCS在连续量的模拟控制和回路调节等方面有一定的优势；DCS具有控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）三级结构，组态成相对固定的功能，而PLC则大多需要编程，但更灵活，可以实现大规模的控制系统网络。 2.基于PLC的工业控制系统测试方法 为做好PLC系统的质量控制工作，软件测试是工程实施阶段质量控制的一种有效手段。基于PLC软件的特殊性（非CPU指令代码）和深嵌入式特点，其软件测试环境很难搭建，对测试用例特别是异常测试用例的注入带来了困难。目前主流的测试方法主要有三种：全数字仿真测试环境下的PLC软件测试、硬件在回路环境下的PLC软件测试、形式化验证。 硬件在回路（HiL）测试技术包括实时处理器、I/O接口和操作界面，可以精确的仿真测试系统中物理上并不存在的部分。实时处理器提供硬件I/O通信、数据记录、激励生成和模型执行等。I/O接口提供被测电子控制单元（ECU）与模型仿真的虚拟环境之间的传感器和PLC控制器的交互。操作界面与实时处理器通信，提供测试命令、可视化、配置管理、分析和报告任务。HiL技术采用硬件故障插入在ECU和被测试系统之间产生信号故障，达到测试和验证故障条件下设备性能的目的。 硬件在回路技术与PLC相结合，将PLC的电流信号、开关量信号等各种控制信号转化成数学模型，与I/O接口模拟成为一个受控对象模型，将电压、电流、电磁、浪涌脉冲等硬件激励以及越界值、非法指令、桩程序段、靶子程序段等软件故障作为测试序列加载到受控对象模型，实际输出平均故障前时间MTBF、故障次数、故障率、可靠度等指标，通过类比系统实际输出与期望输出来验证PLC控制器。PLC硬件在回路测试系统结构如图所示。
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