對PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性認(rèn)識

畢玉華

珠海藤倉電裝有限公司，廣東 珠海 519000

0 引言

可編程控制器因其可靠性較高、抗干擾力較強(qiáng)、編程簡單以及性能價格高，致使該控制器在相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。可編程控制器最典型的代表PLC控制器，就是經(jīng)過組織、統(tǒng)籌規(guī)劃，經(jīng)過相應(yīng)數(shù)字輸出與輸入操作，控制了各種機(jī)械或者其產(chǎn)生過程，這種系統(tǒng)成為了新型管理信息系統(tǒng)，不但擴(kuò)展了管理功能還加強(qiáng)了供應(yīng)鏈管理。由此可見PLC系統(tǒng)是否具備可靠性，關(guān)系著PLC自動控制系統(tǒng)能否正常運行。在這種形勢下，研究PLC控制系統(tǒng)可靠性具有實際意義。

1 降低PLC控制系統(tǒng)可靠性根本原因

從各種實踐中可以看出來，PLC自動控制系統(tǒng)自身還是具備較高的可靠性。但是這種控制系統(tǒng)不僅僅是依靠硬件工作，還必須要PLC所發(fā)出的開關(guān)量信號控制才能執(zhí)行，如果發(fā)出的開關(guān)量信號有誤，必然會影響模擬信號，產(chǎn)生一定的偏差。這些偏差勢必導(dǎo)致控制系統(tǒng)偏離要求實施控制，導(dǎo)致整個控制出現(xiàn)誤差，給運行帶來經(jīng)濟(jì)損失?？傮w而言，導(dǎo)致PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性降低原因有如下幾個方面。

1.1 PLC控制系統(tǒng)接收到的信號有錯

1）因為種種原因?qū)е聜鬏斝盘柕木€路出現(xiàn)故障，有可能是斷路也又可能是短路；出現(xiàn)這種問題大都是線路日久出現(xiàn)了老化，還有可能是機(jī)械性的拉扯到時線路損壞，同時也還有可能其他原因比如鼠害，老鼠經(jīng)常咬噬線路到時線路出現(xiàn)斷路或短路。一旦線路出現(xiàn)了各種故障，必然無法將現(xiàn)場的信號傳動到PLC自動控制系統(tǒng)，必然出現(xiàn)控制錯誤；2）出現(xiàn)點抖動現(xiàn)象，在閉合之時因多方原因而發(fā)生點抖動；這樣勢必讓PLC控制系統(tǒng)誤認(rèn)為觸點閉合多次了，PLC控制系統(tǒng)自然就會動作幾次，即使將濾波掃描電路加裝到硬件上，同時將微分指令加設(shè)在軟件上，但是因PLC系統(tǒng)掃描周期極短，一旦累加及計數(shù)、移位等各種指令出現(xiàn)錯誤，都會導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生錯誤；3）硬件自身有故障，比如觸點的接觸不良，變送器展示出來的非電量差值大或者不能工作等等，這些故障現(xiàn)象會影響到PLC自動控制系統(tǒng)動作，影響到其可靠性。

1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障降低PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性

1）控制系統(tǒng)上的負(fù)載接觸點不能夠可靠動作，即使PLC根據(jù)需求發(fā)出動作指令，可是執(zhí)行結(jié)構(gòu)缺乏可靠性，并不會按照這個要求去執(zhí)行操作；2）變頻器出現(xiàn)故障；一旦變頻器自身出現(xiàn)了故障，即使控制變頻器接到指令出現(xiàn)動作，變頻器上的電動機(jī)也不會按照要求進(jìn)行運作；3）電磁閥、電動閥等操作有誤；對于一些閥門本應(yīng)該打開的卻沒打開，應(yīng)該關(guān)掉雖然執(zhí)行了卻并沒關(guān)到位，都導(dǎo)致PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，進(jìn)而導(dǎo)致操作不能夠正常實施，降低了控制的可靠性。所以要提升控制系統(tǒng)可靠性，只有加強(qiáng)輸入信號、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性才行，這樣PLC自行控制系統(tǒng)就能夠發(fā)現(xiàn)錯誤，通過各種報警辦法給相關(guān)人員示警，依據(jù)示警排查故障，提升控制系統(tǒng)的安全、正確以及可靠性。

2 提升PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性策略

從上面可以看出來，PLC控制系統(tǒng)因為多種原因影響到其可靠性，同樣也會影響到執(zhí)行的最終結(jié)果。因此必須要依據(jù)影響控制系統(tǒng)可靠性的癥結(jié)，有針對性的做出改進(jìn)措施。

2.1 設(shè)計出較完善故障報警體系

在設(shè)計PLC自動控制系統(tǒng)之時，大都是按照三級報警體系來實施。

1）設(shè)置一級；這就需要對現(xiàn)場的各種控制柜面板進(jìn)行控制，普遍做法就是采用指示燈，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)了故障指示燈就會顯示出來，比如設(shè)備正常運行指示燈亮，設(shè)備出現(xiàn)故障無法正常運行，指示燈且依據(jù)一定的頻率進(jìn)行閃爍。設(shè)計之時為了提防指示燈出故障而無法體現(xiàn)出設(shè)備運行情況，大都是設(shè)置故障復(fù)位燈進(jìn)行測試，無論系數(shù)處于何種狀態(tài)將測試按鈕按下3S以上，就能夠?qū)⑺械闹甘緹酎c亮，一旦指示燈不能完全點亮且要馬上更換，指導(dǎo)按下按鈕之后全部亮為止，才能夠再次使用2）設(shè)置二級故障顯示；這一級主要是在中心控制室中的人機(jī)接口，要在監(jiān)視器上連接出顯示設(shè)置，一旦PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，通過一定文字顯示故障，而那個地方的設(shè)備出故障且對應(yīng)燈就閃爍，相關(guān)人員要依據(jù)這些故障做好記錄3）設(shè)置三級故障；這一級主要位于中心控制室的信號箱中，一旦設(shè)備發(fā)生了故障現(xiàn)象之時，信號箱就會通過聲光進(jìn)行報警提升操作人員注意，且及時檢查故障并進(jìn)行相應(yīng)處理。對于故障的處理上要進(jìn)行分類，因為這些故障是不盡相同的，一些較為嚴(yán)重故障必然會影響控制系統(tǒng)無法正常運行，但是有一些較小故障且影響不大，在處理上就沒有必要停止系統(tǒng)而專門處理，可以邊運行邊處理，有效的提升了系統(tǒng)的可靠性。

2.2 增強(qiáng)輸入信號的可靠性

要有效提升PLC信號可靠性，首要考慮變送器自身應(yīng)該具有可靠性，也只有確保了硬件自身可靠性，才可用有效預(yù)防各種傳送信號造成線路的短路、斷路以及接觸不良等現(xiàn)象。而且還要加強(qiáng)設(shè)計程序，通過程序來提升數(shù)字濾波程序，這樣才能夠有效增加輸入信號的可靠性。

最好是在現(xiàn)場輸入觸點后面設(shè)計出定時器，其時間要依據(jù)抖動實況和系統(tǒng)要求速度做出確定，普遍大都用幾十ms，這樣能夠保證觸點穩(wěn)定的閉合后再處理其他信號。通過上面三級設(shè)置，能夠?qū)δM信號連續(xù)采樣三次，也就進(jìn)行了三次濾波，而所使用的間隔時間大都是由A/D轉(zhuǎn)換的速度、及變化的速率一起來確定，只有將這三次運行得出的數(shù)據(jù)放進(jìn)專門寄存數(shù)據(jù)的寄存器DTI2、DTII、DTIO中，等待三次執(zhí)行完畢之后使用數(shù)據(jù)交換指令、比較以及數(shù)據(jù)段之間比較再次進(jìn)行比較，去掉最大最小值，僅僅保留下中間采用結(jié)果，再將這結(jié)果放置到數(shù)據(jù)寄存器里（DTIO）。

同時合理使用控制系統(tǒng)的自身特點、使用信號間關(guān)系判斷信號可信的程度也能夠提升PLC自動控制系統(tǒng)可靠性。比如控制液位，因為已經(jīng)知道儲罐尺寸，也知道了出液或者進(jìn)液的閥門壓力與開度，就能夠確定出一定時間中罐內(nèi)的液體高度變化，這個時候采用液位計來測量PLC數(shù)據(jù)與估算液位的高度差，就能夠準(zhǔn)確的判斷出液位計的故障，之后經(jīng)過故障報警系統(tǒng)及時通知操作人員檢查液位計。同時還應(yīng)該為各個儲罐設(shè)置上下液位的極限保護(hù)，一旦開關(guān)動作必然會給PLC發(fā)送信號，就需要將這信號與官位計的信號進(jìn)行對比，判斷出該信號是不是真實可靠。如若液位計的讀數(shù)在極限位置上，表明該信號是真實可靠的；如若液位計讀數(shù)不在極限位置上，就能夠判斷出液位極限可能有開關(guān)故障，也有可能是傳送信號的線路故障。報警系統(tǒng)就會及時通知操作人員及時處理故障。這些程序設(shè)計都能夠有效提升輸入信號可靠性。

2.3 加強(qiáng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性

當(dāng)信號準(zhǔn)確送入到PLC之后，控制系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場使用設(shè)備進(jìn)行調(diào)控與控制。這樣，就能夠讓控制機(jī)構(gòu)實現(xiàn)控制目標(biāo)，才能夠保證該機(jī)構(gòu)依據(jù)要求運行。工作之時，只需要根據(jù)閥門關(guān)閉與開啟時間上的區(qū)別，就能夠設(shè)置出延時時間，再通過相應(yīng)檢測信號，就能夠及時準(zhǔn)確返回入PLC中，且說明有可能出現(xiàn)故障，就會報警給操作人員進(jìn)行處理。

[1]張海玲.PLC在火電輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].中國海洋大學(xué)，2009.

[2]馬勇.西門子PLC冗余系統(tǒng)在輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2008.

[3]郭元媛.基于PLC的輸煤程控教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)（北京），2009.