基于现场总线的程序测试模拟设备

丁孟喜

摘 要：随着市场需求水平的提高及输送机设备的发展，实践中需要自动化程度更高输送机设备以提高效率，这促使相应的控制程序也更为复杂。本文的内容主要是在此背景之下，基于现场总线程序的测试模拟系统设备的研究，本人以自身实践的角度对此设备进行了创新，以此来测试输送机设备控制程序的可行性，希望通过本文的研究能够让此测试模拟系统设备的信息对输送机控制技术领域的發展有所助益。同时，也体现了对输送机设备应用的生产领域提供的现实意义。

关键词：程序测试 模拟设备 自动化 输送机设备

1 技术背景

输送机设备本身价格昂贵，且输送机线体较长，致使在设备运行时容易出现失误，因此其调试工作不容有失。以往的调试工作，在施工安装后才能进行。如此，输送机设备的调试周期及程序都难以得到保障。虽然配备了专业人员对设备运行进行观察，以便及时调整程序错误，减少了程序失误的可能性，但是这样的操作需要投入大量的人力，且花费时间较多也不能完全避免失误，工程成本很高。为此，创新输送机设备调试方法是必然之举，也是提高工程质量和效率，减少成本的有效方法。

现场总线是联系现场设备、仪表与自动控制装置、系统三者的数据总线，具有双相通信、串行和多点等特征，并由此构成了双向的数字通讯网络，将现场装置与控制系统有效连接。当前，针对应用需求开发出了多种为多设备间提供通信的现场总线，如Interbus、DeviceNet、Arcnet等。总之，现场总线是一个开放性的协议。

控制程序随着输送机设备的发展而发展。目前，输送设备的自动化程度越来越高，相应的控制程序也更为复杂，使得设备调试工作任务越来越多。一定程度上，控制程序的优化有助于输送机设备效能的有效发挥。因此，相应的程序测试模拟系统设备开发十分必要。

从控制程序的编制上看，变送器和传感器等故障信息为人身安全、设备安全提供了很好的保障。但是在实践中，遭遇的故障信息是很难预料的，使得控制程序之外的故障信息控制有一定的困难，需要更精确的检测。

输送机设备的运行是按照设计要求完成的，因此控制程序的作用就是保障其依照此步骤运行。输送机设备庞大，部件精密，调试人员在进行工作时做出准确而直接的判断比较困难。这要求新的控制程序融合直观和简洁的调试特点，有所完善。

2 技术革新

本文的研究则是针对上文所述输送机设备控制程序的问题进行。在下面的阐述中主要介绍了检测程序的优化方案，并说明了程序从工业现场向工作平台转移的检测和完善过程。

本文中的工作平台将现场设备的模拟运行、故障测试和检测控制程序等组成一个系统，并利用总线Profitbus、NET/H、Interbus相连接，以此将控制PLC、触摸屏之间的数据实现交换。

2.1 工作平台的构成

3台触摸屏、2套控制PLC构成了本工作平台。其中，PLC分别执行了以下任务：

（1）对工业现场的接触器、传感器和阀门等相关信息进行采集，以此为依据输出信号，实现对电机与汽缸动作的控制。是一个控制程序。

（2）模拟输送机设备运行所需的模拟程序，其输入信号由控制程序的输出信号构成。

3台触摸屏的任务：

（1）收集与输入机设备运行相关的信息，对故障点、诊断信息、传感器状态等进行记录。

（2）对电机和汽缸等的运行状态进行模拟，以此实现输送机线体上产品载体的运行位置监督。

（3）对工业现场的控制柜和操作盒涉及的操作按钮进行模拟。本套测试平台的设计思路是将输入信号设置为PLC的输出信号，输出信号设置为实践中PLC的输入信号。因此，本工作台采用的触摸屏可以实现现场输送机控制信号的强制输出。

2.2 技术优势

以往的程序调试工作，需要将设备安装完成后才能进行。公司必须要提前采购设备安装所需的元器件（汽缸、电机、传感器等）、现场接线盒和操作盒、电缆等，以此来保障工业现场各个模块与PLC系统的连接，实现测试。这样一个过程所需要投入的人力物力和财力成本很高，影响了公司的效益。

而本文所涉及的工作平台利用了3台触摸屏和2套控制PLC就满足了测试工作所需的条件，优化了测试的事前准备工作，使得工作更为便捷。此外，对测试控制程序不同信号之间的接收和搜集也获取了数量更大、质量更高的设备信息。公司在调试工作之前，无需在工业现场安装测试所需的接线盒和操作盒、电缆等，大大地降低了测试所需的成本，其应用范围和灵活性也更高。

在工业现场，输送机设备的测试工作有时需要2条相关的设备同时运行，使得调试工作更为复杂。而本工作平台所涉及的技术只需要增加1套控制PLC就可以实现2条输送机设备同时测试，扩展性能好。一套用以在工业现场获取变送器和传感器等的状态信号，并通过信号输出对电机和汽缸动作实现控制;另一套则记录诊断信息、故障点等触摸屏信息，现实输送机设备的运行信息等。在本技术的支持之下，两套控制PLC可以通过NET/H总线完成工业现场的通信连接。

2.3 本实用新型技术的各组成设备的主要工作原理

本技术需要3套触摸屏和2套控制PLC以及三条现场总线（NET/H、Profitbus、Interbus）支持，可以帮助完成实体设备的模拟运行。由此，构成了检测和完善的控制程序，能够模拟出多种故障。

（1）Profitbus主要负责地1台触摸屏、第1套控制PLC间的通信连接。在触摸屏上，现场所涉及的电机、变送器、传感器等元器件的状态得以显示，可以清晰直观的观察到各个软件元件状态、计数的情况。

控制程序的执行与控制PLC系统相关。后者在第2套控制PLC相关基础之上，借助NET/H现场总线完成信号传输，实现与第1台触摸屏的通信连接。

（2）两套控制PLC的通信连接共同构成了控制创新执行和异常故障报出的条件。换而言之，工业现场输送机设备的运行可以通过工作平台的指令进行，而工作平台可以采集相应的数据信息。

（3）第2套控制PLC和第3台触摸屏可以实现对现场控制柜和操作盒操作按钮的控制，并完成信号输入和输出，亦或是屏蔽信号等模拟步骤。同时，两者与第1套控制PLC通過现场总线实现数据交换，提高了输送机设备的工作效率，实现了现场操作相同的目标。

此外，第2套控制PLC和第3台触摸屏也与第2台触摸屏通过现场总线有所连接。其作用在于利用第2台触摸屏实现输送机线体产品载体、输送机设备运行状态的监视，使得观察工作更为便捷，效果呈现更为直观。

（4）由于第2台触摸屏可以对电机和汽缸运行状态及产品载体的运行位置同时进行展示，因此相较于传统的调试模式更为直观，而其执行情况也决定了监视的效果。第2台触摸屏的作用得益于其与第1套控制PLC和第3台触摸屏间有通信连接，明了控制程序执行情况和操作按钮的操作情况，能够全面的了解现场运行状态，并进行相应的运行状态模拟。这一技术也使得信息更为集中，监视无死角。

（5）现场控制柜和操作盒的操作按钮由第3台触摸屏显示。该触摸屏可以发出强制信号，用以形成控制出现输出信号的条件，测试程序运行过程中由于编制问题所导致的异常故障。该触摸屏的输出信号为第1套控制PLC的输入信号。

在第3台触摸屏上，可以同时实现对现场控制柜和操作盒的操作控制。线体启动、故障复位、手动操作等都更加方便。该触摸屏连接了控制PLC，借助第2套控制PLC实现与第1套的数据交换，并将搜集到的元器件状态在2台触摸屏中进行显示。

本模拟系统囿于数据线插孔限制（CPU上只有1个Profitbus），故配置了H网模块，各个设备间的通信也借助两条现场总线完成（NET/H和Interbus）。

3 效果评价

经过一系列的测试，本程序测试模拟方案相较于原有的测试方案更为经济、安全、可靠，更为先进，符合输送机设备发展的要求。特别是测试模拟技术中对现场总线的灵活应用，克服了设备一对多数据通信的难题。同时本程序测试模拟方案也使得程序测试工作直观便捷，方便了工作人员操作，有效避免了程序执行失误情况的发生。

在本文对程序测试模拟系统方案的阐述中可以得知，程序测试相较于原来更为先进智能，有效降低了人为调试的错误，对减少程序执行失误有现实意义。其中，测试控制程序能够通过与异常故障对应的反应完善程序。以此可知，本技术对生产领域有效能的提高有重要意义。

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