提高PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的方法
一,、控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因
雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關(guān)量信號出現(xiàn)錯誤,，模擬量信號出現(xiàn)較大偏差,，PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求動作，這些都可能使控制過程出錯,，造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失,。影響現(xiàn)場輸入給PLC信號出錯的主要原因有：1、造成傳輸信號線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯,，線路自身老化,，連接處松脫等），當(dāng)傳輸信號線出故障時,，現(xiàn)場信號無法傳送給PLC,，造成控制出錯。2,、機(jī)械觸點抖動,，現(xiàn)場觸點雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次,，雖然硬件加了濾波電路,，軟件增加微分指令，但由于PLC掃描周期太短,，仍可能在計數(shù),、累加、移位等指令中出錯,，出現(xiàn)錯誤控制結(jié)果,。3、現(xiàn)場變送器,，機(jī)械開關(guān)自身出故障,，如觸點接觸不良，變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等,，這些故障同樣會使控制系統(tǒng)不能正常工作,。影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯的主要原因有：
1、控制負(fù)載的接觸不能可靠動作,，雖然PLC發(fā)出了動作指令,，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動作。2,、控制變頻器起動,，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒按要求工作,。3,、各種電動閥,、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位,，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按PLC的控制要求動作,，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性,。要提高整個控制系統(tǒng)的可靠性,，必須提高輸入信號的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的準(zhǔn)確性，否則PLC應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)問題,，用聲光等報警辦法提示給操作人員,，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全,、可靠,、正確地工作。
二,、設(shè)計完善的故障報警系統(tǒng)
在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中我們設(shè)計了3級故障顯示報警系統(tǒng),，1級設(shè)置在控制現(xiàn)場各控制柜面板,，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況,，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時對應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時指示燈以1Hz的頻率閃爍,。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況,，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任何時間持續(xù)按該按鈕3s,，所有指示燈應(yīng)全部點亮,，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換,，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài),。2級故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時,，有文字顯示故障類型,，工藝流程圖上對應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障,。3級故障顯示設(shè)置在中心控制室信號箱內(nèi),，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，信號箱將用聲,、光報警方式提示工作人員,，及時處理故障。在處理故障時,，又將故障進(jìn)行分類,，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的,，但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行,，故障可在運(yùn)行中排除,，這樣就大大減少整個系統(tǒng)停止運(yùn)行時間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平,。
三,、輸入信號可靠性研究
要提高現(xiàn)場輸入給PLC信號的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關(guān),，防止各種原因引起傳送信號線短路,、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計時增加數(shù)字濾波程序,，增加輸入信號的可信性,。數(shù)字信號濾波可采用如下程序設(shè)計方法，在現(xiàn)場輸入觸點后加一定時器,，定時時間根據(jù)觸點抖動情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定,，一般在幾十ms，這樣可保證觸點確實穩(wěn)定閉合后,，才有其它響應(yīng),。模擬信號濾波可采用如下程序設(shè)計方法，對現(xiàn)場模擬信號連續(xù)采樣3次,，采樣間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號變化速率決定,。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器DT10、DT11,、DT12中,，當(dāng)最后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令,、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值,，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器DT0中。在實際應(yīng)用之中,，工具情況還以延長采樣的次數(shù),，以達(dá)到較好的效果。提高讀入PLC現(xiàn)場信號的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點,，利用信號之間關(guān)系來判斷信號的可信程度,。如進(jìn)行液位控制，由于儲罐的尺寸是已知的,，進(jìn)液或出液的閥門開度和壓力是已知的,，在一定時間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的，如果這時液位計送給PLC的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大,，判斷可能是液位計故障,，通過故障報警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計,。又如各儲罐有上下液位極限保護(hù)，當(dāng)開關(guān)動作時發(fā)出信號給PLC,，這個信號是否真實可靠,，在程序設(shè)計時我們將這信號和該罐液位計信號對比，如果液位計讀數(shù)也在極限位置,，說明該信號是真實的,；如果液位計讀數(shù)不在極限位置，判斷可能是液位極限開關(guān)故障或傳送信號線路故障,，同樣通過報警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障,。由于在程序設(shè)計時采用了上述方法，大大提高了輸入信號的可靠,。
四,、執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究
當(dāng)現(xiàn)場的信號準(zhǔn)確地輸入給PLC后，PLC執(zhí)行程序,，將結(jié)果通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對現(xiàn)場裝置進(jìn)行調(diào)節(jié),、控制。怎樣保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按控制要求工作,，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求工作,，怎樣發(fā)現(xiàn)故障？我們采取以下措施：當(dāng)負(fù)載由接觸器控制時,，啟動或停止這類負(fù)載轉(zhuǎn)為對接觸器線圈控制,，啟動時接觸器是否可靠吸合,，停止時接觸器是否可靠釋放,，這是我們關(guān)心的。我們設(shè)計了如下程序來判斷接觸器是否可靠動作,。X0為接觸器動作條件,，Y0為控制線圈輸出，X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開觸點,，定時器定時時間大于接觸器動作時間,。R0為設(shè)定的故障位，R0為ON表示有故障,，做報警處理,；R0為OFF表示無故障。故障具有記憶功能,，由故障復(fù)位按鈕清除,。當(dāng)開啟或關(guān)閉電動閥門時，根據(jù)閥門開啟,、關(guān)閉時間不同,，設(shè)置延時時間,，經(jīng)過延時檢測開到位或關(guān)到位信號，如果這些信號不能按時準(zhǔn)確返回給PLC,，說明閥可能有故障,，做閥故障報警處理。程序設(shè)計如下所述,。X2為閥門開啟條件,，Y1為控制閥動作輸出，定時器定時時間大于閥開啟到位時間,，X3為閥到位返回信號,，R1為閥故障位。另外,，一般的開關(guān)輸出都有中間繼電器,，多于比較重要的控制可以使用中間繼電器的其他輔助觸點向PLC反饋動作信息。