PLC在制造过程中的测试与可靠性保证

实践证明，plc产品的大多数故障的原因，都是在制造过程中产生的。而在制造过程中，要保证产品的可靠性与稳定性，最重要的就是产品测试，只有通过完整和全面的测试，才能发现产品中的问题，再给予解决。从制造流程上来分，PLC的产品测试可以分为四个部分：
首先是元器件的测试，也包括外协件的测试。这时大多采用抽样的方法，其实，在采购之前，就要对供应商的资格进行认定，要避免不规范运作的元器件供应商，并与合资格的供应商建立长期的关系，这样，可以保证进来的元器件从根本上不会出大的问题。
但即便是对长期的正规的供应商，也要进行入库前的检验，通常，首先要进行目测，包括数量的清单，型号的核对，批号和生产日期等。然后，对元器件进行抽样检测；由于PLC的质量要求较高，因此，尽可能将抽样的比例加大，这样可以增加发现故障元件的概率。
元器件测试完成后，第二步就是要在生产过程中，对每个生产加工工序进行的QC测试。对PLC的生产来说，主要是线路板的测试，通常包括：丝印、贴片、回流焊、波峰焊、手工插件和焊接几个工序，这时，最好对每个模块的每个工序做一个专用的测试架，才能保证能够高效而准确地测量出每个模块的质量。
在制造过程中，一旦发现质量问题，要立即找出原因，看是由于元器件本身的原因，还是加工质量的原因。如果是后者，在出现比例比较大的故障如虚焊等现象后，要及时调整生产设备的工作参数，既要保证生产速度和生产率，也要保证降低故障率。如果PLC制造商有自己的生产线，应该将每个模块的最佳生产状态参数保存下来，以后每次生产同样的模块的时候，可以按照该最佳的状态进行生产。而且，这个最佳的生产状态参数是要不断更新的。
生产制造完成后，是模块的装配环节。装配完成后，要进行模块的性能测试。这一步的测试是十分关键的，因为最重要的性能测试都是在这个环节，由于通常PLC的各种模块需要测试的参数较多，因此，一定要为每个型号的每个模块制作专门的测试架，并采用自动测试工装，这样才能保证测试参数的全面和完整，同时也保证测试的生产率。这是生产过程中测试的第三步。
模块测试完毕后，要将模块送入老化室进行高温老化。关于老化，有许多人会将之与高温测试混同起来。其实，这是完全不同的。产品的高温测试，主要是检测该产品能够在设计的高温工作区段里正常工作，比如，如果PLC的工作温度是55度，那么只要在55度的范围内开机进行工作测试，在模块里的温度达到稳定后（通常为半小时左右）就可以了。但是，老化则完全是另外一个概念。
每个产品的元器件都有一定的寿命周期，比如，电子元器件的寿命为10年，那么，在这个寿命周期了，前三个月的故障率是很高的，其后故障率会越来越低，在三个月之后，达到稳定，故障率就会降到一个比较低的水平，一直到10年左右，器件达到了寿命，故障率又开始上升。
生产制造过程中的老化，就是要通过高温运行，将产品前期的故障率较高的时间缩短，使产品在出厂前就跨越过这个阶段，进入低故障率阶段。老化的温度和时间与产品的不同种类有关，对于电子产品来说，如果设定在55~60度的温度，可以将前期的高故障率的时间从三个月缩短到三天左右。这就是为什么许多电子产品的老化时间在72小时的原因。因此，老化是PLC产品生产过程的一道重要工序，而不能仅仅被看作是一个测试的过程。
知道了上面的道理，就同样会明白产品的老化过程是十分重要的，而且，老化后的测试更加重要。因为，容易出现故障的模块，在老化过程中，绝大部分的潜在故障会在老化期间暴露出来，因此，必须对老化后的产品进行严格的测试。测试的方法和手段与老化前的模块测试手段相似，但必须全部完整地检测。有些测试人员认为产品已经测过一次了，因此，对老化后的产品测试往往放松，其实，这是大错而特错的。老化后的测试，就是PLC在制造过程中测试的第四步。
以上的四步是PLC的硬件测试的介绍。由于软件也是PLC的重要组成部分，因此，对PLC的内部的软件，同样要进行测试。通常，由于产品保密的原因，即便是外协加工的模块，公司的关键软件必须在公司内部进行安装，有关测试功能也必须在公司内部完成。
有关软件功能测试又分为底层嵌入式软件测试和编程软件的测试。
底层嵌入式软件指PLC的系统软件，即在产品的CPU模件内的嵌入式固化软件（FIRMWARE），在工业控制系统的CPU模块里，都有一个IC芯片，里面是CPU的固化系统软件。通常称之为SOC（SystemOnChip），这个SOC是控制器的核心。实现SOC的方式主要有ASIC和FPGA两种。目前，德维森的主要的嵌入式软件是用FPGA技术来进行固化的，因此这里只简单介绍FPGA芯片的测试流程。
在进行制造过程的芯片测试时，首先要将FPGA芯片的原料检验委托供应商进行，公司每月一次进行抽检，以保证芯片本身的质量没有问题；同时，所要嵌入的软件必须已经通过FPGA样片调试，功能已经合格。
芯片首先通过芯片写入器将软件写入，之后，由测试人员将芯片插入到测试电路上，使用逻辑分析仪对芯片的预先指定的管脚波形进行逻辑分析测试，为了保证能够对芯片进行100%的测试，这一步骤只对几个关键点的波形进行测试。逻辑测试完成后，对芯片进行电性能测试，这一步骤主要测试芯片的工作电压的高低限值和自动恢复性能。电气性能测试完成后，开始对芯片进行老化测试。老化后，再进行一次逻辑分析测试，并选取至少5%的芯片进行综合性能测试，主要是观察芯片的软件功能供设计修改参考。
产品的编程软件的测试通常不在制造过程测试，我将在产品应用过程的测试中叙述。
以上的制造过程的测试主要指的是性能测试。此外，对PLC产品，还要进行专门的可靠性测试。
产品的可靠性测试包括环境测试、机械性能测试和电气性能测试。机械性能测试主要是测试产品包装的机械完整性，包括焊接点的牢固性、模具的精密度、接线端子的牢固度等。环境测试主要测试产品在恶劣条件下存放及使用的耐用性（或寿命，通常以平均无故障时间计算）。电气性能测试是用来验证产品在即将使用的环境中是否经得起各种电气环境的考验。根据国家有关规定，可靠性测试（包括EMC、振动和冲击以及粉尘测试等）在每种产品首批样品生产后，到权威的专业测试机构进行试验即可，之后每年一次到政府专业的测试中心送检一次。公司内部对产品只进行耐压和高低温老化测试，不需要对每个产品的每个批次都进行可靠性测试。
环境测试包括高温、低温、盐雾、粉尘、易燃易爆性气体、湿度、海拔测试等；机械性能测试包括振动、冲击、加速应力等；电气性能测试包括EMC电磁兼容性试验（包括辐射特性、静电、群脉冲等）、触点试验（主要对开关量输入输出模块）和耐压试验等。送检产品为随机抽样，通常为两套。