張益民 孫柏林 宋曉東

北方華安工業(yè)集團(tuán)公司總裝二廠 黑龍江齊齊哈爾 161046

1 問題的提出

我公司自法國引進(jìn)的鉆孔機(jī)采用“步進(jìn)”程序設(shè)計，具體工作流程是：托盤由上料工位上料，每個托盤裝有4個工件，然后鉆孔間室內(nèi)軌道電機(jī)正傳，把托盤傳送至防爆鉆孔工作間內(nèi)，托盤壓合托盤到位開關(guān)SQ431→鉆孔間室內(nèi)軌道抬起壓合軌道抬起到位開關(guān)SQ191→關(guān)防爆門壓合防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171→下橫梁上升壓合下橫梁上升到位開關(guān)SQ161→托盤旋轉(zhuǎn)使工件到達(dá)鉆孔工位，對第1個工件鉆孔→托盤旋轉(zhuǎn)使第2個工件到達(dá)鉆孔工位，對第2個工件鉆孔→托盤旋轉(zhuǎn)使第3個工件到達(dá)鉆孔工位，對第3個工件鉆孔→托盤旋轉(zhuǎn)使第4個工件到達(dá)鉆孔工位，對第4個工件鉆孔→托盤旋轉(zhuǎn)至壓合托盤旋轉(zhuǎn)一周到位開關(guān)SQ8→下橫梁下降壓合下橫梁下降到位開關(guān)SQ160→打開防爆門壓合防爆門開到位開關(guān)SQ170→鉆孔間室內(nèi)軌道下落壓合軌道落下到位開關(guān)SQ190→鉆孔間室內(nèi)軌道電機(jī)反傳，把托盤傳送至防爆鉆孔工作間以外→再由室外軌道電機(jī)把托盤傳送至下料工位下料，然后再上料，再下料，反復(fù)工作。

可是實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)“托盤已經(jīng)到位，但是托盤到位行程開關(guān)SQ431沒有壓合上，或者其它開關(guān)損壞，或者鉆孔間室內(nèi)軌道抬起電磁閥YV191閥體出現(xiàn)故障、YV191線圈損壞等原因都造成鉆孔間室內(nèi)軌道不能抬起，防爆門也關(guān)不上，結(jié)果設(shè)備停止了自動運(yùn)行，不能完成后續(xù)的鉆孔工作”的現(xiàn)象。

于是，操作工人必須到防爆鉆孔工作間內(nèi)去更換、調(diào)整開關(guān)，或者檢修電磁閥閥體、更換電磁閥線圈。

鉆孔工作間屬于高危險場所，按照安全生產(chǎn)的有關(guān)法律、法規(guī)規(guī)定，必須把自動運(yùn)行模式切換到手動運(yùn)行模式以后，工人才能進(jìn)入防爆鉆孔工作間，否則，在自動運(yùn)行模式下，操作工人是絕不允許進(jìn)入鉆孔工作間的，我們火工區(qū)的鉆孔工作間之所以設(shè)置防爆門和防爆墻，就是因?yàn)樵谧詣舆\(yùn)行模式下，隨時有可能出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸事故的危險。

每次操作工人進(jìn)入防爆鉆孔工作間檢修完畢，操作工人都以為由手動模式再切換至自動模式以后，設(shè)備就會自動按照程序繼續(xù)往下進(jìn)行。然而，實(shí)際發(fā)生的奇怪現(xiàn)象卻是，每次由手動模式切換至自動模式以后，鉆孔間室內(nèi)軌道抬起，然后關(guān)防爆門，可是沒等防爆門關(guān)到位，防爆門卻馬上又被自動“開”到位了，然后鉆孔間室內(nèi)軌道開始下落，沒有等到鉆孔間室內(nèi)軌道下落到壓合軌道落下到位開關(guān)，鉆孔間室內(nèi)軌道又馬上抬起，鉆孔間室內(nèi)軌道抬起到位后，又馬上關(guān)防爆門了，沒等防爆門關(guān)到位，防爆門又馬上打開了，反復(fù)不停地重復(fù)這一誤動作。我們聽到幾百斤重的鋼鐵防爆門像打機(jī)關(guān)槍一樣一個勁兒不停地叮咣叮咣的響，觀察的現(xiàn)象是鋼鐵防爆門一個勁兒地“伸出后馬上后縮回去，縮回去后又馬上伸出”，防爆門不停地晃動；同時鉆孔間室內(nèi)軌道不停地重復(fù)“抬起后又馬上落下，落下后又馬上抬起”這一誤動作。每次這樣由手動運(yùn)行模式再切換至自動運(yùn)行模式以后，都會出現(xiàn)這種誤動作。并且，因?yàn)槲覀兪冀K無法查清這個采用“步進(jìn)”程序設(shè)計，所導(dǎo)致的“由手動模式切換到自動模式引發(fā)的誤動作”問題產(chǎn)生的原因，所以始終沒有辦法根除此誤動作，結(jié)果使此誤動作存在了20多年之久。另外，此類誤動作問題在我公司其他使用“步進(jìn)”程序設(shè)計的設(shè)備上同樣出現(xiàn)過許多次。就不一一敘述了。

鉆孔間室內(nèi)軌道起落開關(guān)，如圖1所示。幾百斤重的鋼鐵防爆門反復(fù)“關(guān)又開、開又關(guān)”，鋼鐵防爆門開合示意圖，如圖2所示。

圖1 鉆孔間室內(nèi)軌道起落開關(guān)圖

圖2 鋼鐵防爆門開合示意圖

2 以下是“修改”前的部分程序（見圖3）

圖3 “修改”前程序總圖

3 采用“步進(jìn)”程序設(shè)計中可能出現(xiàn)“由手動模式切換到自動模式引發(fā)的程控設(shè)備誤動作”問題的產(chǎn)生原因

防爆門關(guān)的輸出電信號和鉆孔間室內(nèi)軌道抬起的輸出電信號都在步程序STEP HR0.01中，而防爆門開的輸出電信號和鉆孔間室內(nèi)軌道落下的輸出電信號都在步程序STEP HR0.03中，防爆門關(guān)的輸出電信號只在步程序STEP HR0.01中有，沒等防爆門關(guān)到位，防爆門卻馬上又被自動打開了，證明首先防爆門關(guān)的輸出信號被由1變成了0，然后防爆門開的輸出信號由0變成了1。而鉆孔間室內(nèi)軌道抬起后馬上落下，也證明了首先鉆孔間室內(nèi)軌道抬起的輸出信號被由1變成了0，然后防爆門落下的輸出信號被由0變成了1。

防爆門開、關(guān)和鉆孔間室內(nèi)軌道抬起、落下都是置位信號，正常情況，一旦關(guān)防爆門，防爆門關(guān)的輸出信號就被置“1”，必須防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171壓合后，防爆門關(guān)的輸出信號才可以置“0”。一旦鉆孔間室內(nèi)軌道下落，就證明鉆孔間室內(nèi)軌道下落的輸出信號被置“1”，必須鉆孔間室內(nèi)軌道下落到位開關(guān)SQ190壓合后，防爆門落下的輸出信號才可以置“0”。沒等防爆門關(guān)到位，防爆門卻馬上又被自動打開了，證明實(shí)際防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171并沒有壓合，防爆門關(guān)的輸出信號YV171就由1變成了0，同樣，沒有等到鉆孔間室內(nèi)軌道下落到壓合室內(nèi)軌道落下開關(guān)SQ190，鉆孔間室內(nèi)軌道又馬上抬起，證明實(shí)際鉆孔間室內(nèi)軌道落下到位開關(guān)SQ190并沒有壓合，鉆孔間室內(nèi)軌道下落的輸出信號YV190就由1變成了0，如果只進(jìn)行了一個程序“步”，或者說如果在一個程序“步”里，那么，就只能通過壓合防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171把防爆門關(guān)的輸出信號置0，只能通過壓合鉆孔間室內(nèi)軌道落下到位開關(guān)SQ190把鉆孔間室內(nèi)軌道下落的輸出信號置0，如果只進(jìn)行了一個程序“步”，如果在一個程序“步”里，因?yàn)閷?shí)際到位開關(guān)SQ171和SQ190并沒有壓合，所以就不可能發(fā)生輸出信號YV171和YV190都被置0的事。

而現(xiàn)在既然發(fā)生了到位開關(guān)SQ171和SQ190并沒有壓合，而輸出信號YV171和YV190都被置0的事，就證明實(shí)際運(yùn)行了兩個程序“步”，既運(yùn)行了步程序STEPHR0.01，又運(yùn)行了步程序STEP HR0.03。

先運(yùn)行了STEP HR0.01，關(guān)防爆門，而實(shí)際防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171并沒有壓合，防爆門關(guān)的輸出信號YV171就由1變成了0，并且防爆門開的輸出信號YV170也由0變成了1，是因?yàn)檫@時運(yùn)行了步程序STEP HR0.03，所以結(jié)束了STEP HR0.01，使步程序STEP HR0.01中的所有輸出信號都被置0，所以防爆門關(guān)的輸出信號YV171就由1變成了0。因此更證明了不是開關(guān)SQ171把防爆門關(guān)的輸出信號YV171置0的，這就是實(shí)際防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171并沒有壓合，防爆門關(guān)的輸出信號YV171卻由1變成0的原因。 而防爆門開的輸出信號YV170只在STEP HR0.03中才有，在STEP HR0.01中并沒有輸出信號YV170，而防爆門關(guān)的輸出信號YV171只在步程序STEP HR0.01中才有，在步程序STEP HR0.03中并沒有輸出信號YV171，所以關(guān)防爆門就證明運(yùn)行了STEP HR0.01，開防爆門就證明運(yùn)行了STEP HR0.03，反復(fù)開、關(guān)防爆門，就證明反復(fù)交替運(yùn)行了STEP HR0.03和STEP HR0.01。同樣，先運(yùn)行了STEP HR0.01，使鉆孔間室內(nèi)軌道抬起，又馬上運(yùn)行了STEP HR0.03，使鉆孔間室內(nèi)軌道下落，再沒等鉆孔間室內(nèi)軌道下落到位，又運(yùn)行了STEP HR0.01，使鉆孔間室內(nèi)軌道再次抬起，又再次落下，也是這個道理。可是，按照許多程控系統(tǒng)的程序設(shè)計的慣例，正常程序都應(yīng)該先運(yùn)行STEP HR0.01，再運(yùn)行STEP HR0.02，然后才能運(yùn)行STEP HR0.03。那么，為何會不運(yùn)行STEP HR0.02，而只是反復(fù)交替運(yùn)行步程序STEP HR0.01和STEP HR0.03？其原因很有必要探討。

本例采用歐姆龍“步進(jìn)”程序設(shè)計，在宋伯生的《PLC編程理論·算法及技巧》第256頁有以下論述：“歐姆龍步指令的特點(diǎn)是，可從任何一個步號進(jìn)入，哪一位0N，步即從哪一步開始，不一定非從第一位開始，轉(zhuǎn)入新步后，舊步先復(fù)位，然后啟動新步，新步和舊步不同時0N，但總有一個0N。舊步復(fù)位后，其所有輸出均復(fù)位”。

由手動模式切換至自動模式以后，這時壓合了托盤到位開關(guān)SQ431，SQ431為1，使SNXT HR0.01條件得到滿足。由手動切換至自動的時候，托盤并沒有旋轉(zhuǎn)，托盤旋轉(zhuǎn)一周到位信號SQ8根本不可能取得上升沿，正常情況下SNXT HR0.03無法滿足。可是，在手動切換至自動的瞬間，由于“電磁干擾造成二線制傳感器SQ8漏電流過大，導(dǎo)致程控系統(tǒng)錯誤地收到SQ8由0為1的輸入信號的原因，或者其它原因”，都導(dǎo)致程控系統(tǒng)瞬間錯誤地收到了SQ8的上升沿，因此使SNXT HR0.03條件也得到滿足，于是兩個條件SNXT HR0.01和SNXT HR0.03同時存在，而同一時間卻只能運(yùn)行一個步程序，同一時間只能有一個步0N。

由手動模式切換到自動模式時，首先運(yùn)行了STEP HR0.01，使室內(nèi)軌道抬起，此時防爆門開到位開關(guān)SQ170為1，防爆門關(guān)到位開關(guān)SQ171沒有壓合，使關(guān)防爆門輸出信號20.05為1，因此就關(guān)防爆門。因?yàn)橛墒謩幽Ｊ角袚Q到自動模式時，防爆門開到位開關(guān)SQ170為1，所以防爆門開輸出信號20.04被置0，所以無法開防爆門，所以STEP HR0.03無法運(yùn)行。關(guān)防爆門后，防爆門開到位開關(guān)SQ170為0，無法對防爆門開輸出信號20.04置0，此時SQ431、SQ191、SQ160，3個信號都為1，防爆門開輸出信號20.04被置1，所以沒等關(guān)到位防爆門就被打開，因此STEP HR0.03條件具備就運(yùn)行了STEP HR0.03。

防爆門開到位后，室內(nèi)軌道下落，SQ191沒有壓合，使室內(nèi)軌道抬起輸出信號20.02為1，這時STEP HR0.01條件具備又運(yùn)行了STEP HR0.01，再次抬起鉆孔間室內(nèi)軌道、關(guān)防爆門。然后再開防爆門、再次落下室內(nèi)軌道。因此一直循環(huán)反復(fù)地運(yùn)行STEP HR0.01和STEP HR0.03，始終不能運(yùn)行STEP HR0.02，始終不能完成鉆孔工作，這就是誤動作產(chǎn)生的原因。

4 采用“步進(jìn)”程序設(shè)計中可能出現(xiàn)“由手動模式切換到自動模式引發(fā)程控設(shè)備誤動作”問題的解決方法

（1）可以采用手動模式，把STEP HR0.01的所有動作完成，直到SQ161為1后，再打到自動模式，這時即使誤產(chǎn)生了SQ8的上升沿，因?yàn)榇藭r下橫梁下降到位開關(guān)沒有壓合，SQ160為0，不能運(yùn)行STEP HR0.03，這時SQ431為0，不能運(yùn)行STEP HR0.01，這時只能運(yùn)行STEP HR0.02，就可以消除此誤動作。

（2）還可以修改程序消除誤動作。

圖4 修改后的程序

如圖4，修改程序后，即使由手動模式切換至自動模式誤產(chǎn)生了SQ8的上升沿，因?yàn)檫@時SQ171為0，不能運(yùn)行STEP HR0.03，只能運(yùn)行STEP HR0.01，再運(yùn)行STEP HR0.02，等到實(shí)際取得SQ8的上升沿時，SQ171為1才運(yùn)行STEP HR0.03，因此可以消除此誤動作。

5 結(jié)語

在我國許多工程都采用“步進(jìn)”程序設(shè)計，例如，西門子程控系統(tǒng)、三菱程控系統(tǒng)、ABB集散程控系統(tǒng)、歐姆龍程控系統(tǒng)等國內(nèi)外著名的程控系統(tǒng)中都有步進(jìn)指令。筆者在多年的程控設(shè)計和實(shí)際程控設(shè)備維修中發(fā)現(xiàn)，采用“步進(jìn)”程序設(shè)計經(jīng)常會出現(xiàn)“由手動運(yùn)行模式切換至自動運(yùn)行模式以后，不運(yùn)行第2步，而只是反復(fù)交替運(yùn)行第1步和第3步”等等多種誤動作現(xiàn)象，而此類誤動作產(chǎn)生原因往往難以查找并導(dǎo)致難以根除此類誤動作。例如，本例誤動作已經(jīng)存在20多年之久，并且在我公司，還有其他此類誤動作也都存在了20多年之久。

此類誤動作產(chǎn)生的原因是“由手動運(yùn)行模式切換至自動運(yùn)行模式以后，這時，使兩個步的條件同時存在，但只能有一個步0N，因此導(dǎo)致循環(huán)反復(fù)地運(yùn)行兩個步程序，始終不能運(yùn)行其它步程序，并引發(fā)誤動作”。以上就是采用“步進(jìn)”程序設(shè)計中由手動模式切換到自動模式引發(fā)的程控設(shè)備誤動作問題的產(chǎn)生原因及其解決方法，所以在采用“步進(jìn)”程序設(shè)計時，應(yīng)考慮可能由此出現(xiàn)誤動作所造成的各種不良影響并采取措施消除誤動作。