試論PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法與應(yīng)用

李昶君　張甲

摘要：PLC控制系統(tǒng)的軟件資源極其豐富，如果能夠充分利用這些資源對設(shè)備故障進行檢測，可以使控制系統(tǒng)擁有自檢測功能，文章對PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法進行了總結(jié)，對PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法的應(yīng)用進行了探討，以期對于PLC控制系統(tǒng)故障檢測的技術(shù)的推廣起到一定的促進作用。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；故障檢測；自檢測功能

中圖分類號：TP277 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

1 概述

PLC（可編程序控制器）具有功能強大、使用方便以及可靠性強等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)的設(shè)備診斷，PLC控制器具有一定的自診斷功能，一旦出現(xiàn)故障可以借助此程序進行快速定位，找到故障并進行處理。PLC及時發(fā)現(xiàn)故障所在并自動停機和報警，便于查找故障的位置，提高了維修效率，本文對PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法和應(yīng)用進行探討，不足之處，敬請指正。

2 PLC控制系統(tǒng)的故障檢測方法

PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法根據(jù)其檢測方式、檢測范圍的不同可以分為以下幾個方面：局部狀態(tài)檢測法、故障綜合檢測法、超時限故障檢測法、步進跟蹤檢測法以及行程定時器判斷法等。

2.1 局部狀態(tài)檢測法

局部狀態(tài)檢測法的故障檢測原理是通過對PLC控制系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號進行檢測，并判斷其之間的相互關(guān)系和狀態(tài)邏輯，從而對PLC控制系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的原因以及故障的位置進行判斷，這種方法適合于對PLC控制系統(tǒng)的比較重要的部位進行檢測。

局部狀態(tài)檢測法大多應(yīng)用于大型數(shù)控組合機床，一般機床有兩個開關(guān)：一個動力頭原位限位開關(guān)，另一個是機床向前運行的限位開關(guān)，兩者不能同時被按下，也即是不能同時對機床進行控制，如果同時按下兩個按鈕，則可以肯定的是其中一個開關(guān)出現(xiàn)故障，因此在用戶軟件的編程過程中可以添加此類控制，兩個輸入信號不能同時作用。

2.2 故障綜合檢測法

如果PLC控制系統(tǒng)運行正常，其輸入和輸出信號、記憶裝置之間存在一定的邏輯運算關(guān)系，這種關(guān)系一旦被干擾，則會出現(xiàn)故障和異常，而造成PLC控制系統(tǒng)正在執(zhí)行的程序會中止。所以，為了避免PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)這樣的故障，可以在用戶程序中提前添加習(xí)慣性故障的邏輯程序，一旦這種邏輯關(guān)系出現(xiàn)問題，可以利用故障綜合檢測的放法進行故障信號的輸出，來實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的報警、自動停機的功能。

2.3 超時限故障檢測法

PLC控制系統(tǒng)對機械設(shè)備的控制過程中，對機械設(shè)備運行有嚴(yán)格要求，包括其時間區(qū)段、時間范圍等，如果超出時限，就會對下一個工步有所影響，甚至?xí)霈F(xiàn)設(shè)備故障。因此要以設(shè)備運行的每一個工步對不同的時間區(qū)段做出嚴(yán)格設(shè)置，或者安裝一個定時器，來檢測工步動作，然而定時器的時間點不能等同于工步之間的時間間隔，至少要比工步之間的時間間隔多30%，如果工步運行時間超限，定時器就會發(fā)出故障信號，設(shè)備運行中斷，這叫做節(jié)拍式定點保護。

超時限故障檢測法大多應(yīng)用于PLC控制系統(tǒng)的后備保護裝置，比如PLC控制電流繼電器，如果其出現(xiàn)故障，則會對機電設(shè)備產(chǎn)生較大破壞，時間保護裝置的設(shè)置可以根據(jù)定時器發(fā)出的故障信號進行及時的運行中斷，對于設(shè)備的保護來說多了一層

保障。

2.4 步進跟蹤檢查法

一般而言，PLC控制系統(tǒng)可以被分為一些步進方式控制的小型系統(tǒng)，這種方式可以讓設(shè)備的運行過程進行分段檢測控制邏輯及其出現(xiàn)的故障，從而對故障發(fā)生的原因做出正確判斷，并進行

處理。

2.5 行程定時器判斷法

PLC控制系統(tǒng)在對設(shè)備進行控制的過程中往往需要幾個指令聯(lián)合完成，比如輸入指令、接受信號等，同時幾個指令作用于設(shè)備，如果機器設(shè)備沒有按照預(yù)期的結(jié)果進行輸入信號所指示的動作，則說明控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，形成定時器判斷法就是按照設(shè)備實際運行時間和運行時間的間隔來對故障產(chǎn)生的原因進行分析。

3 PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法的應(yīng)用

3.1 移位寄存器實現(xiàn)故障檢測

移位寄存器是PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法的重要應(yīng)用，移位寄存器是16位的，它可以檢測16種故障，在系統(tǒng)開啟之前，移位寄存器處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)開啟之后，移位寄存器開始產(chǎn)生動作，同時控制系統(tǒng)對檢測信號進行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)故障所在，移位寄存器會向故障所在位置進行移動，并進行處理，之后移位寄存器會繼續(xù)移動，在規(guī)定時間內(nèi)對設(shè)備進行檢測。

3.2 信號輸入故障檢測

信號輸入故障檢測也是PLC控制系統(tǒng)故障檢測的重要手段，主要針對于運行設(shè)備習(xí)慣性故障，比如控制按鈕失靈、信號燈故障、輸入信號松脫等，信號輸入故障檢測方法是通過對測試開關(guān)及指示燈的設(shè)備，并對按鈕和開關(guān)的有效性測試，以判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障。

信號輸入故障檢測應(yīng)用于某步進爐的控制系統(tǒng)，并且采用按鈕和指示燈聯(lián)合的測試方法，如果對按鈕和指示燈、開關(guān)產(chǎn)生懷疑的話，需要把測試開關(guān)打開，讓指示燈循環(huán)顯示，開關(guān)信號發(fā)生變化，則暫停指示燈循環(huán)。具體的程序框圖如圖1所示：

3.3 基于PLC控制的多功能液壓元件試驗臺

由于PLC具有抗干擾能力較強、安全可靠性高、硬件安裝和接線簡單方便、開發(fā)靈活等優(yōu)點，使得PLC非常適合應(yīng)用于液壓回路控制系統(tǒng)的設(shè)計。多功能液壓元件試驗臺是PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法的重要應(yīng)用，其主要目的是檢測液壓缸、液壓泵、液壓閥以及液壓馬達的性能特性，保證各個液壓元件的出廠質(zhì)量，避免出現(xiàn)系統(tǒng)故障，提高試驗的效率和水準(zhǔn)，并為新產(chǎn)品的開發(fā)提供可靠的試驗數(shù)據(jù)。液壓試驗臺的液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

4 結(jié)語

PLC控制系統(tǒng)故障檢測的方法不僅僅是本文所提到的這幾種，其具體的應(yīng)用也有很多，本文篇幅所限，僅僅介紹了幾種常見的關(guān)于PLC控制系統(tǒng)故障檢測方法和應(yīng)用。在實際的PLC控制系統(tǒng)軟件開發(fā)時，也可以預(yù)先想到控制系統(tǒng)能夠出現(xiàn)的故障，并進行提前設(shè)計，應(yīng)避免其出現(xiàn)習(xí)慣性故障，以促使PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行。

參考文獻

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作者簡介：李昶君（1987-），男，供職于山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠；張甲（1987-），男，供職于山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）