主頁 > 技術文章 > 淺談對PLC自動控（kòng）製係統可靠性的認識 2024-10-18

淺談對PLC自動控製（zhì）係統可靠性的認識

摘要：對PLC自動控製係統可靠性問題進行7較深入研究，提出了（le）提高係統可靠性運行的方（fāng）法。實踐證明這些（xiē）方法的采用對提高係統的可靠性是行之有效（xiào）的。
引言：
　　PLC可編程控製器由於抗幹（gàn）擾能力強，可靠（kào）性高（gāo），編程簡單，性能價格比高，在工業控製（zhì）領域得到越來越廣泛應用。
　　工業年月機作為中（zhōng）央控（kòng）製單元，配有組態軟件，選用大屏幕實時監（jiān）視界麵，實（shí）現各控製點的動態顯示、數據修改（gǎi）、故障（zhàng）診斷、自動報警，還可顯示查詢曆史事件記錄，係統各主（zhǔ）要部件累計運行時間，各裝置工藝流程圖，各裝置結構圖等。中央控製單元和下位機PLc之間采用串行通訊方式進行數據交換，通常（cháng）距離在1000m以內選用485雙絞線通訊方（fāng）式，較常距離可選用光纖通訊，更長距離也可選用無線（xiàn）通訊方式。下位機選用PLC控（kòng）製，根據控製（zhì）對象的多少，控製對象的範圍，可選用一台或多台PLC進行控製（zhì），PLE之間數據（jù）交換是利用（yòng）內部鏈接寄存器，實現數（shù）據交換（huàn）和共享。由於PLC對現場進實時監控具有很高的可靠性（xìng），且編程簡單、靈活，因此越來越受（shòu）到人們（men）重視。
一　控製係統可靠性降低（dī）的主要原（yuán）因:
　　雖然工業控製機和（hé）可（kě）編程控製器本身都具有很高的可靠（kào）性，但如果輸入給PLC的開關量信號（hào）出現錯誤，模擬量信號（hào）出現較大偏差，PLC輸（shū）出口控製的執行機構沒有按要求動作，這些都可能使控（kòng）製過程出錯，造成無法挽同的經濟損（sǔn）失。
　　(一)影響現場輸入給（gěi）PLC信號出錯的主要原（yuán）因有（yǒu）：
　　1　造成傳輸信號線短路或斷路(由於（yú）機械拉扯，線（xiàn）路自身（shēn）老化，特別是鼠害)，當傳輸信號線出故障時，現場信號無法傳送給PLC，造成控製出錯（cuò）。
　　2　點抖動，現場觸點雖（suī）然隻閉合一次，PLc卻認為閉合了多次（cì），雖然硬件加了濾波電路，軟件增（zēng）加微分指令，但（dàn）由於（yú）PLC掃描周期太短，仍可（kě）能在計數、累加、移位等指令中出錯，出現錯誤（wù）控製結果。
　　3　現場變送器（qì），機械開關自身出故障，如觸點接觸不良，變送（sòng）器反（fǎn）映現場非電量偏差較大或不能正常工作（zuò）等，這些故障同樣會使（shǐ）控製（zhì）係統不能（néng）正常工作。
　　(二)影響執行機構出錯的（de）主（zhǔ）要原因有（yǒu）：
　　1　控製負載的接觸（chù）不能可靠動（dòng）作，雖然PLC發出了動作指令，但執行機構並沒按要求動（dòng）作。
　　2　控製變（biàn）頻器起動，由（yóu）於（yú）變頻器自身故障，變頻器所帶電機並沒（méi）按要求工（gōng）作。
　　3　各種電動閥、電磁閥該開的沒（méi）能打開，該關的沒能關到位，由於執行機構沒能按PLC可（kě）編程控（kòng）製要求動作，使（shǐ）係統無法正常工作，降低了係統可靠性。要提高整個控製係（xì）統的（de）可靠性，必須提高（gāo）輸入（rù）信號的可靠性和執行機構動作的準確性，否則PLC應能及時發（fā）現問題，用聲光等（děng）報警辦法提示給（gěi）操作人員，盡快排除故障，讓係統安全、可靠（kào）、正確地工作。
二　設計完善的故障（zhàng）報警係統
　　在自（zì）動控製係統的設計中應（yīng）設計（jì）3級故障顯示報警係統（tǒng），1級設置在控製現（xiàn）場各控製櫃麵板，用指示燈指示設備（bèi）正常運行和故障情況（kuàng），當（dāng）設備正常運行時對應指示燈亮，當該設備運行有（yǒu）故障時（shí）指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞（huài）不能正確反映設備工作情況，專門設置了故障複位／燈測試按鈕，係統運行任何時間持（chí）續按該按（àn）鈕3s，所有指示燈應全部點亮，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應立即更（gèng）換，改按鈕複位後指（zhǐ）示燈仍（réng）按原工作狀態顯示設（shè）備工作狀態。2級故（gù）障顯示設置在中心控製室大屏幕監視器上，當設備出現故障時，有（yǒu）文字顯示故障類（lèi）型，工（gōng）藝流程圖上對應的設備閃爍，曆（lì）史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設（shè）置在中（zhōng）心控製室信（xìn）號箱內，當設（shè）備出現故障時，信號箱將用（yòng）聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故（gù）障。在處（chù）理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求係統停止運行的，但有些故障對係（xì）統工作影響不大，係（xì）統可帶（dài）故障運行，故障可在運行中排除（chú），這樣就大大減少整個係統停止運行時間，提高係統可靠性（xìng）運行水平。
三　輸入信號可靠性研究（jiū）:
　　要提高現場輸入給PLC信號的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各（gè）種開關，防（fáng）止（zhǐ）各（gè）種原因引起傳送信號線（xiàn）短路、斷路（lù）或接（jiē）觸不良。其次在程序設計（jì）時增加數字濾波程序，增加（jiā）輸入信號的可信性。
　　在現場輸入（rù）觸點後加一定時器，定時時間（jiān）根據觸點抖動情（qíng）況和係統要的響應速度確定，一般在幾（jǐ）十（shí）ms，這樣可（kě）保證觸點確實穩定閉合後，才有其它響（xiǎng）應。模擬信號濾波可對現場模擬信號連續采樣3次，采樣間隔由A／D轉換速度和（hé）該模（mó）擬信號（hào）變化速（sù）率決定。3次采樣數據分別存放在數（shù）據寄存器（qì）DTIO、DTII、DTl2中，當最後1次采（cǎi）樣結束後利（lì）用數據比較（jiào）、數據交換指令、數據段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作（zuò）為本次采樣結果（guǒ）存放在（zài）數據（jù）寄存器DTO中。
　　提高讀入PLC現場信號的可靠性還可利用控製係統自身特點，利用信號之間關係來判斷信號（hào）的可信程度。如進行液位控製，由於儲罐的尺寸是已知的，進（jìn）液或（huò）出液的閥門開度（dù）和壓力是已知的，在一定時間裏罐內液體變化高度大約在什麽範圍是知道的，如果這時液位計（jì）送（sòng）給PLC的數據和估算液位高（gāo）度相差較（jiào）大，判（pàn）斷可能是液位（wèi）計故障，通過故障報警係統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，當（dāng）開（kāi）關動作時發出信號（hào）給PLC，這個信號是否真實可靠，在程序設計時應（yīng）將這信號和該罐液位計信號對（duì）比，如果液位計讀數也在極限位置，說明該信號是真實的：如果液位計讀數不（bú）在（zài）極限位置，判斷可能是（shì）液位極限開關（guān）故障（zhàng）或傳送信號線路故障，同樣（yàng）通（tōng）過報警係統通知操作人員（yuán）處理該（gāi）故障。由（yóu）於在（zài）程（chéng）序設計時采用了上述方法（fǎ），大大提高（gāo）了輸入信號的可靠。
四　執行機構可靠性研究:
　　當現場的信號準確（què）地輸入給PLC後，PLC執行（háng）程序，將結果通過執（zhí）行機構對現場裝（zhuāng）置進行調節、控製。怎樣保證執行機構按控製要求工作（zuò），當執行機構沒有按（àn）要求（qiú）工作，怎樣發現故（gù）障?可采取以下措施：當負載由接觸器控製時，啟（qǐ）動或停止這類負載轉為對接觸器線圈控製，啟動時接觸（chù）器（qì）是否可靠吸台，停止時接觸器是否可（kě）靠釋放，這是最讓人關心的。
　　當開啟或關閉電動閥門時，根據閥門開啟、關閉時間不同，設置延時時間，經過延時檢測開到位或關到位信號，如果這些（xiē）信號不能（néng）按（àn）時準確（què）返回給（gěi）PLc，說明（míng）閥可（kě）能有故障，做閥故障報警處理。
　　在許多油（yóu）田的自動控製係統設計中采用了以上方法，經過幾年的運行，證明這些方法的采用對提高係統可靠（kào）性運（yùn）行是行之有效的。

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