适用于某控制系统调试的模块环境检测通信技术

卓 越，何 军，蒲 真，刘 焕，沈建洋

(北方信息控制研究院集团有限公司，江苏 南京 211153)

某控制系统调试现场环境复杂，存在被调试项目多、待调试单体多、各单体布局分散和被测端口多元化等困扰高效工作的问题，调试工作人员有1/3的时间消耗在了调试工作以外的大噪声通话、无线干扰、数据重复采集和人员往返调试工作区域等工作上。在复杂系统中的高平台作业的环境下，采用传统的调试手段使调试工作应用性不强，并伴随着新的问题。针对上述问题，本文研究了专用控制系统调试环境检测通信应用技术。

1 技术简介

专用控制系统调试环境检测通信应用技术通过对某控制系统调试现场范围不同工作方式进行分析，从而得到一系列功能工作部，在其之间采用优化技术手段，有效地解决上述一系列问题[1]。其从两大方面对传统调试环境进行了改善，一是从工作方式划分区域形成模块工作区，各个工作区的人员独立完成工作，区域之间相互采用有线通信方式进行沟通；二是设计适合系统联调的检测通信设备，解决传统调试过程中的问题。

该技术将调试人员按实施工作重新分配，有效地缩短了某控制系统调试周期，可以积极快速响应企业整个调试工作的安排调整，为生产、检验节约人力和物力，提高现场工作效率，推进企业精益化生产工作，保质保量地完成生产任务。

2 技术应用

对于某控制系统调试项目现场启动工作，采用传统的方法是集中3名调试人员来该项目进行调试工作，造成调试人员数量紧张，不适应大批量、多项目生产调试工作的开展，一定程度上制约了企业的生产规模[2]：若重新培训调试人员，会延长生产周期。计算其成本如下：首先需要一职多能调试人员3名(本科学历，按月薪3 500元计算)，培训周期≥60 d，取得相应的操作资格，对调试区域的所有工作熟悉，该调试启动成本≥1.4万元。该方法提高了对员工的学历要求，增加了车间的运作成本。现场操作总结发现，在调试过程中调试人员在调试区域间的往返工作、交叉工作频繁，调试过程紧凑，增加了调试的复杂性，调试周期为12 h。

运用专用控制系统调试环境检测通信应用技术，将某控制系统调试现场以模块的思想规划现场工作环境为调试控制工作部、调试运算工作部和调试检测工作部等多个工作部。通过先进的技术手段将复杂的某控制系统调试现场作业的工作细则化，调试员工工作职业化。按系统联调工作部位将人员工作划分为调试控制工作部(需要本科学历一职多能调试人员1名——调试组长)、调试检测工作部(中等专科学历1名)和调试运算工作部(中等专科学历1名，会计算机常规操作)。生产启动需要完成工作包括：培训时间由原先的1名调试员以老带新方法，只要按调试工作部的不同培训各个工作部的专业调试操作即可，培训周期≤15 d。生产繁忙阶段，启动成本按专科学历每人每月2 000元计算，启动周期压缩3/4，同时启动费用节约1.2万元。某控制系统调试现场数据效果对比图如图1所示。

图1 某控制系统调试现场数据效果对比图

该技术不会影响其他的相关生产，为整个企业调试工作进行了技术更新及现场优化。从调试周期和调试成本方面实现了双压缩，从现场环境工作效率和工作安全性方面实现了双提高。调试现场改进前后对比图如图2所示。

图2 调试现场改进前后对比图

3 技术设备

为了解决传统调试手段带来的问题，专用控制系统调试环境检测通信应用技术项目组进行攻关并自行设计了数据检测通信设备，其便携式的外观设计满足了复杂环境下准确调试工作的开展。数据检测通信设备的内部组成图如图3所示。

图3 检测通信技术应用组成图

从图3可以看出，数据检测通信设备主要由电源板、路由功能板和接口模块等组成，可以完成现场调试工作项目相关的数据采集、数据传输和通话等工作。具体工作技术指标如下：程控交换板，话机之间实现拨号功能，满足环路E/M、PCM可实现等位拨号；路由功能板，无线协议采用的标准为IEEE802.11g，传输速率支持54 M；电源总功率≤60 W，输入电压为交流220 V，直流输出为26 V±4 V、+5 V±0.5 V。

数据检测通信设备在设计机构时项目组采用了便携模块设计，使其具备推广性。针对不同的调试相关项目，只需要更换接口板模块就可以完成其他相关项目调试工作，数据检测通信设备结构设计组成表见表1。

表1 数据检测通信设备结构设计组成表

数据检测通信设备外形是采用便携式结构、双电源供电设计。笔者选用了备用2块12V17AH电源设计外接备用供电设计，满足了现场调试及野外调试的复杂工作，保证了在野外特殊情况下满足对该项参数的调试检测工作。

4 技术功能

专用控制系统调试环境检测通信应用技术包括数据高效统一采集功能、数据传输功能、话音通信功能和数据收集运算检测功能，在提高原先工作本部调试效率的同时，保证了各个工作部之间的互联互通，缩短了整个控制系统调试的检验时间，为生产、检验节约了人力和物力，提高了现场工作效率。

4.1 数据高效统一采集

针对待调状态的不同的专用设备，关键在配套的可替换部件[3]：接口模块、调试线缆。需要调试人员清点检测单体及待检接口，选用匹配的接口插头制作相关线缆。模块化接口设计使数据检测通信设备具备了通用性，在不同的某控制系统调试现场，只需要定制相应的接口模块，完成与数据检测通信设备接口模块的交互，就可以快速地满足调试现场环境的使用要求。

线缆A端接于数据通信测设备，B端接于分散在各工作部位的待检测单体，由图4可见设备数据采集端口的外形统一，检测人员不再需要借助插针等工具即可完成数据的可靠统一采集。该设备体积小，可放置在调试人员的工作部位，不需要因调试设备位置不同而变更调试人员的工作部位并由该调试人员自己在其工作部完成全部数据检测工作。

图4 检测通信设备接口示意图

4.2 语言通信功能

无线对讲通话频带对示波器数据采集[4]造成影响，造成了外部干扰导致多次调试而影响测试结果。在某控制系统调试的某调试检测部空间相对狭小，而调试操作工作部在调试过程需要调试人员完成该控制系统相关操作同时检测完成相关参数的采集。由于调试期间，该控制系统响应时会产生大噪声，给现场调试工作带来噪声影响下的通话困扰。

采用程控交换技术，增加有线通话，把无线通话作为备份通话方式，并在调试控制工作部采用安全头戴式耳机有线方式，能有效地解决大噪声对调试人员工作的影响，又可以高效地完成通话，使调试人员可以专注地完成调试，不需要再腾出手占用时间专门去完成调试工作中的话音沟通，提高了现场调试操作的安全可靠性。

4.3 数据传输功能

项目组设计路由功能板安装放置调试检测部[5]，其工作频率为2 GHz，可高效解决VHF频段对信号采集造成的影响。其设备合理的工作布局，满足调试人员将数据保存到用户使用的TF/SD卡中，只需将TF/SD卡插至设备上的卡槽，并打开路由开关即可。该设备上相应卡的工作指示灯会点亮，当“WIFI”指示灯点亮时，数据发送成功，实现了数据的准确时时传输(见图5)。路由功能板使用改变采集数据人工往返各个调试工作部位之间的传统工作方式，可以大幅节约调试工作之外的时间消耗。

图5 检测通信设备数据传输部件示意图

4.4 数据收集运算检测

在某控制系统调试现场，调试检测的数据通常传送至运算检测工作部完成最终的校验工作。运算检测工作部计算机使用Windows XP操作系统，增加配置无线网卡及路由接入功能[6]。当数据传输至运算检测工作部时，计算机可以接收、识别并准确打开调试检测部传送来的数据，利用Labview工具[7]完成最终测试工作。

检测通信技术现场应用效果图如图6所示。

图6 检测通信技术现场应用效果图

5 结语

专用控制系统调试环境检测通信应用技术是生产调试环境精益化改进的成果，其在调试工作中的应用有效提高了生产现场调试的安全性、高效性；其便携式外形模块设计还可以满足复杂环境下不同控制系统的调试应用，摆脱生产现场对调试工作的环境约束，快速高效地完成相关调试工作。该技术可以推广至相关项目以外的控制类、产品调试、检验检测等多工作部位环境调试应用中，为相关生产提供有效技术支持，可以推动企业精益生产工作的有效开展。