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1、(10)申请公布号 CN 103163816 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103163816 A *CN103163816A* (21)申请号 201110422331.0 (22)申请日 2011.12.15 G05B 19/05(2006.01) (71)申请人 上海梅山钢铁股份有限公司 地址 210039 江苏省南京市雨花区中华门外 新建 (72)发明人 季益龙 (74)专利代理机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 何朝旭 (54) 发明名称 一种 PLC 虚拟调试方法 (57) 摘要 本发明涉及一种 PLC 虚拟调试方法， 属于 PLC 控制。
2、技术领域。该方法在 PLC 原有程序模块的外 部变量检测步骤之前插入外部变量虚拟单元 ； 当 对应外部变量为开关量时， 插入的所述外部变量 虚拟单元为生成 PLC 对应检测输入端口相应开关 反馈信号的虚拟开关信号单元 ； 当对应外部变量 为模拟量时， 插入的所述外部变量虚拟单元为生 成 PLC 对应检测输入端口相应脉冲反馈信号的虚 拟模拟信号单元。 采用本发明后， 无需借助任何外 界设施， 即可使 PLC 程序在实际生产前的实验室 即可充分调试， 从而提前发现并排除 PLC 程序的 不足和运行故障。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103163816 A CN 103163816 A *CN103163816A* 1/1 页 2 1. 一种 PLC 虚拟调试方法， 其特征在于 ： 在 PLC 原有程序模块的外部变量检测步骤之 前插入使 PLC 对应检测输入端口生成相应反馈信号的外部变量虚拟单元。 2. 根据权利要求 1 所述的 PLC 虚拟调试方法， 其特征在于 ： 当对应外部变量为开关量 时， 插入的所述外部变量虚拟单元为生成 PLC 对应检测输入端口相应开关反馈信号的虚拟 开关信号单元。 3. 根据权利要求 1 所。
4、述的 PLC 虚拟调试方法， 其特征在于 ： 当对应外部变量为模拟量 时， 插入的所述外部变量虚拟单元为生成 PLC 对应检测输入端口相应脉冲反馈信号的虚拟 模拟信号单元。 权 利 要 求 书 CN 103163816 A 2 1/4 页 3 一种 PLC 虚拟调试方法 技术领域 0001 本发明涉及一种调试方法， 尤其是一种 PLC 虚拟调试方法， 属于 PLC 控制技术领 域。 背景技术 0002 生产设备自动控制中， 汇编语言的程序编制非常重要， 一旦出错， 轻则导致设备停 机， 重则导致设备故障或人生伤害， 因此 PLC 程序的必须在生产前进行大量的调试， 以减少 生产正常进行因为程序。
5、结构问题导致得生产延误。然而长期以来， 对于 PLC 程序的调试主 要依赖编程人员的采用现场模拟调试， 即对于现场开关量用特制的短接端子箱和信号发生 器对相关信号进行模拟。 这类方法虽然能够模拟现场的实际运行情况， 但是需要人为控制， 且不能实现联动调试。所以经常出现因为调试不充分， 导致投产后 PLC 程序漏洞多， 故障频 次高， 生产无法进入正常稳定运行状态， 而且有些故障会在投产较长时间后因偶发因素引 起， 常常导致出现重大事故。 0003 检索发现， 申请号为 CN200710053186.7 的中国专利申请公开了一种脱离计算机 现场调试 PLC 的方法， 触摸屏和电站控制器经通信线连。
6、接后通过预编程序实现现场调试 PLC， 打破传统的借助计算机和通讯电缆现场调试 PLC 程序的方式， 这种方式实际是实现利 用外接的触摸屏， 把 PLC 内部的控制参数固化在触摸屏的界面上， 然后强制这些控制参数 的状态， 来驱动现场的 PLC 的调试和运行， 虽然比用端子箱和信号发生器进行人工调试简 单， 并且直观， 但依然需要人工操控。 发明内容 0004 本发明的目的在于 ： 针对上述现有技术存在的缺点， 提出一种无需借助外界设施 即可自动进行的 PLC 虚拟调试方法。 0005 申请人经过较深入的研究和实践后认识到 ： PLC 程序正常运行的实质就是 PLC 在 启动条件满足后， 按照。
7、其结构程序的梯级一步步按逻辑运行， 其中维持 程序运行的有 ： 内 部变量和外部变量， 外部变量又分模拟量 ( 压力、 温度、 高度等用电压信号或毫安信号表示 其大小的 ) 和开关量 ( 电灯的开启、 停止， 行程的到位等可以用 0、 1 表示状态的量 )。而内 部变量通常指 ： 联系外部变量、 并维持结构程序自动运行的、 由 PLC 系统自定义的变量， 通 常由外部变量触发 ( 例如计时、 计数等其他内存变量 )， 即当外部变量发生变化时， 引起一 个或几个内部变量的变化。按照顺序控制原理， PLC 程序一步步运行， 但是通常一个外部变 量会影响其他几个内部变量的状态， PLC 调试的目的就。
8、是投用前， 确保 PLC 程序充分运行， 发现其程序中的不足或者对现场控制参数考虑不全面之处， 从而通过程序修订， 使其尽可 能完善， 保证运行稳定性与可靠性， 减少正式运行后因为 PLC 程序的不完善而导致的停机、 停产的事故。 0006 为了达到以上目的， 申请人总结归纳出本发明 PLC 虚拟调试方法的基本技术方案 为 ： 在 PLC 原有程序模块的外部变量检测步骤之前插入使 PLC 对应检测输入端口生成相应 说 明 书 CN 103163816 A 3 2/4 页 4 反馈信号的外部变量虚拟单元。当对应外部变量为开关量时， 插入的所述外部变量虚拟单 元为生成 PLC 对应检测输入端口相应。
9、开关反馈信号的虚拟开关信号单元 ； 当对应外部变量 为模拟量时， 插入的所述外部变量虚拟单元为生成 PLC 对应检测输入端口相应脉冲反馈信 号的虚拟模拟信号单元。 0007 这样， 当 PLC 原有待调试程序运行后， 可以在执行检测外部变量的步骤时， 由程序 本身产生所需的虚拟反馈信号， 从而根据反馈信号继续后续程序， 进而可以通过监测是否 输出后续的预计信号观测到待调试程序是否达到预期效果， 并酌情进行必要的修订， 直至 调试结束。不难理解， 采用本发明后， 无需借助任何外界设施， 即可使 PLC 程序在实际生产 前的实验室即可充分调试， 从而提前发现并排除 PLC 程序的不足和运行故障。 。
10、附图说明 0008 下面结合附图对本发明技术方案作进一步的说明。 0009 图 1 为本发明一个实施例的 PLC 控制标的示意图。 0010 图 2 为 PLC 模拟开关量动作程序梯形图示意图。 0011 图 3 为 PLC 模拟模拟量变化程序梯形图示意图。 具体实施方式 0012 实施例一 0013 本实施例的PLC实际的控制标的为图1所示的反应炉， 该反应炉工作过程如下 ： 当 液位低于下液位传感器 25、 温度低于温度传感器 26 下阈值、 压力低于压力传感器 23 下阈 值， 启动控制排气阀19和进料阀20打开 ； 液面上升至上液位传感器24， 控制关闭排气阀19 和进料阀 20， 延。
11、时 3 秒打开氮气阀 21， 反应炉内压力上升到高于压力传感器 23 上阈值， 控 制关闭氮气阀 21， 控制电加热器 24 加热， 温度上升至高温传感器 26， 保温 4S ； 待温度降至 温度传感器 26 下阈值， 排气阀 19 打开开始排气， 气压低于压力传感器 23 下阈值， 打开泄放 阀 22， 待液位下降到下液位传感器 24， 关闭排气阀 19 和泄放阀 22。 0014 传统的 PLC 程序调试方法要用外接装置， 把上述传感器的开关量接点送入 PLC， 需 要人工一个个的合上装置， 模拟现场传感器的接点， 当需要下一个步骤时， 必须再去合上相 关的其他接点信号， 在需要出现温度升。
12、高时， 再通过模拟量信号发生器。 有几个模拟量就需 要几个信号发生器， 所以传统的调试方法不能保证程序的连续运行， 只能一行一行的反复 调试， 十分麻烦。 0015 为了实现不借助现场设备或外部装置的虚拟调试， 申请人在 PLC 原有程序模块检 测外部变量液位是否低于下液位传感器、 温度是否低于温度传感器下阈值、 压力是否 低于压力传感器下阈值步骤之前， 插入外部变量虚拟单元使 PLC 对应检测输入端口生 成相应反馈信号液位低于下液位传感器、 温度低于温度传感器下阈值、 压力低于压力 传感器下阈值 ( 实质为虚拟三个传感器输入为 “1” 的信号 )， 进而监测 PLC 是否输出控制 排气阀和进。
13、料阀打开的信号 ； 之后在检测液面是否上升至上液位传感器的步骤之前， 插入 使 PLC 对应检测输入端口生成低于此液位的反馈信号， 进而监测 PLC 是否输出关闭排气阀 和进料阀的控制信号 ； 依此类推， 直至完成整个反应炉的控制程序。 0016 当对应外部变量为开关量时， 插入的所述外部变量虚拟单元为生成 PLC 对 应检 说 明 书 CN 103163816 A 4 3/4 页 5 测输入端口相应开关反馈信号的虚拟开关信号单元 ； 当对应外部变量为模拟量时， 插入的 所述外部变量虚拟单元为生成 PLC 对应检测输入端口相应脉冲反馈信号的虚拟模拟信号 单元。 这样， 不需要外接装置， 只需要。
14、在按启动按钮时， 按照梯级要求， 自动形成三个传感器 为 “1” 的信号， 程序正常就会有排气阀和进料阀输出的 PLC 信号。当打开排气阀和进料阀 后， 以按时间累积的脉冲对模拟量进行虚拟， 从而反映液位慢慢上升。依次类推， 使整个程 序的调试一气呵成， 不需要人工借用工具进行调试。 当发现问题时， 可以及时修订或调整程 序。 0017 为了进一步说明有关问题， 在图 2 和图 3 中 ： 1 表示开动作梯形图、 图中 2 表示关 动作梯形图、 图中 3 表示开动作输出点、 图中 4 表示调试断开控制点、 图中 5 表示开到位信 号输出、 图中 6 表示调试短路故障点， 图中 7 表示关动作输。
15、出点、 图中 8 表示关过程调试断 开控制点、 图中 9 表示关到位信号输出、 图中 10 表示关过程调试短路故障点 ； 图中 11 表示 模拟量加计数梯形图示意图， 图中 12 表示模拟量减计数梯形图示意图， 图中 13 表示加、 减 计数脉冲产生过程的计时器梯形图示意图、 图中14表示模拟量变化触发条件， 图中15表示 时间功能块的常闭计时器到位点， 图中 16 表示计时器功能块、 图中 17 表示加计数功能块， 图中18表示减计数功能块、 图中19表示时间的分度单位， 其作用是表示多长时间加减功能 块运算一次。 0018 在PLC整体结构完善的基础上， 通过固定设备对PLC模板构架进行检。
16、测， 即利用开 关量短接装置和信号发生器对 PLC 架构进行检查， 从外部配线端子到 PLC 的 CPU 是否能检 测到该信号通道进行检查， 确保系统的配置正确。只有在配置正确的基础上， 在 PLC 系统进 入生产安装和生产后， 才能保证系统的正确性。在 PLC 系统配置正确的情况下， 系统的主程 序编制完成的情况下， 进行联动调试， 在调试过程中， 不需要改动 PLC 的主程序， 只需要增 加两个子程序， 即开关量模拟程序和模拟量模拟程序 ( 图 2、 图 3 类似的程序 )， 然后对开关 量模拟程序(类似于图2)。 开关量模拟程序由动作触发(图中3、 7)， 即按顺控指令 发出设 备动作指。
17、令 ( 图中 3、 7)， 例如 ： 阀门的开动作 ( 图中 3)， 则编制的开关量调试程序中， 该梯 级中同时串入一个调试断开控制点 ( 图中 4)， 同时并联一个调试短路故障点 ( 图中 6)， 然 后开出一个到位信号 ( 图中 5)， 该信号不是实际现场信号的输入， 而是一个实际信号的模 拟输入， 这样的控制效果就达到理想现场模拟状态， 即模拟设备有开动作指令后， 然后设备 动作， 最后到达最大开度， 实现开到位信号反馈。该梯级程序的还包含两个故障模拟功能， 即 “调试断开控制点” ( 图中 4) 和 “调试短路故障点” ( 图中 6) 来模拟因为故障原因导致 的信号不能到位或者信号常输。
18、出的故障状态。这些点是一个整字或者双整字的位， 通过编 制一个累加或者累减程序可以自动进行故障模拟， 检验程序自动运行的故障提示或者报警 状况。编制一段模拟量调试程序， 即在模拟量被改变的触发位被触发的情况下 ( 图中 14)， 按照设定的时间分度进行模拟量值的累计运算 ( 图中 11、 12)， 模拟实际现场实际重量或者 压力等的变化， 改变该时间分度(图中19)可以模拟现场模拟量变化速度， 从而实现模拟整 个系统的变化速度， 达到提前考核功能精度。 0019 在开关量和模拟量实现了现场实际模拟的基础上， 整个 PLC 系统的外围就实现了 模拟， 在外部条件满足的基础上， 就可以实现全 PLC 系统全序结构的调试， 从而发现不足之 处， 及时采取措施， 避免或者至少减少 PLC 系统投产后的故障。 0020 除上述实施例外， 本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形 说 明 书 CN 103163816 A 5 4/4 页 6 成的技术方案， 均落在本发明要求的保护范围。 说 明 书 CN 103163816 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103163816 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103163816 A 8 。