PLC 的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷及運(yùn)行方法

陳全欣 白峰

華能萊蕪發(fā)電有限公司檢修部 山東萊蕪 271102

PLC 就是可編程序控制器的簡(jiǎn)稱，它綜合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)以及通信技術(shù)，操作的基礎(chǔ)是微型處理器，在工業(yè)方面，它是一種新型的控制裝置，如今隨著科技的發(fā)展，在電力等工業(yè)生產(chǎn)方面有著廣泛的應(yīng)用，當(dāng)然隨著這項(xiàng)控制器的出現(xiàn)，也出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，比如怎么實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，快速的進(jìn)行處理恢復(fù)，如何當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，其他控制環(huán)節(jié)正常運(yùn)行[1]。容錯(cuò)技術(shù)是改變這些現(xiàn)狀的關(guān)鍵，下面就對(duì)PLC 的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷及運(yùn)行方法做出了詳細(xì)的介紹。

1 PLC 的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷

在PLC 整個(gè)控制系統(tǒng)中，輸入元件，執(zhí)行的設(shè)備，控制設(shè)備等都可能出現(xiàn)故障，所以在系統(tǒng)中我們要及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障并判斷出故障類型，及時(shí)對(duì)故障做出解決。

1.1 PLC 故障診斷的方法

故障診斷原理是把設(shè)備被控制的結(jié)果和理想運(yùn)算中的結(jié)果進(jìn)行比較，如果一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，就會(huì)對(duì)故障運(yùn)用它的邏輯運(yùn)算功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，或者是運(yùn)用其它方式進(jìn)行故障報(bào)警。故障診斷的方法多種多樣，有邏輯故障檢測(cè)法和超時(shí)限故障檢測(cè)診斷法等。

其中超時(shí)限故障檢測(cè)診斷法是最常用的一種故障診斷方法，顧名思義，就是如果這項(xiàng)工作超過(guò)了預(yù)期的時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警系統(tǒng)，認(rèn)定為該設(shè)備出現(xiàn)了故障。所以可以設(shè)定一個(gè)定時(shí)器，如果真實(shí)的工作時(shí)間比預(yù)期的工作時(shí)間長(zhǎng)25%，就認(rèn)定該控制設(shè)備出現(xiàn)了故障，定時(shí)器表現(xiàn)的信號(hào)就是故障報(bào)警信號(hào)，除了用于對(duì)故障的診斷以外，還可以做到對(duì)設(shè)備的保護(hù)，比如說(shuō)電梯在運(yùn)行中如果電流繼電器電流過(guò)大，繼電器發(fā)生了失靈的現(xiàn)象，那么就會(huì)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)的損壞，運(yùn)用超時(shí)限故障檢測(cè)方法，可以避免故障的發(fā)生。

1.2 PLC 的故障等級(jí)以及處理方法

首先是一級(jí)的故障，當(dāng)出現(xiàn)一級(jí)故障時(shí)，要求操作人員立刻停止控制設(shè)備的運(yùn)行，當(dāng)檢測(cè)軟件檢測(cè)到故障發(fā)生時(shí)，直接控制PLC 輸出軟件。其次是二級(jí)的故障，主要是針對(duì)的那些軟件沒(méi)有辦法進(jìn)行修復(fù)的故障，檢測(cè)軟件檢測(cè)到故障發(fā)生，輸出元件立即暫停，操作人員進(jìn)行修復(fù)工作。對(duì)于簡(jiǎn)單的三級(jí)故障，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，首先由軟件進(jìn)行自我修復(fù)處理，對(duì)操作人員做出聲音的警示，當(dāng)系統(tǒng)繼續(xù)出現(xiàn)錯(cuò)誤故障時(shí)，那么該故障則會(huì)升級(jí)為一二級(jí)故障。四級(jí)故障指的就是出現(xiàn)的簡(jiǎn)單性的異?，F(xiàn)象，稍微偏離了理想狀態(tài)，這時(shí)候會(huì)對(duì)操作人員做出指示，繼續(xù)恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行工作。

以上的處理方法，單單是對(duì)故障做出警報(bào)，要想真正的在故障發(fā)生時(shí)，能夠繼續(xù)使控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，就需要用到容錯(cuò)技術(shù)。

2 容錯(cuò)技術(shù)

一整套系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)一個(gè)或者多個(gè)部件出現(xiàn)故障，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)就需要及時(shí)的采取相應(yīng)的措施來(lái)維修這些故障，來(lái)保證它整套系統(tǒng)的功能不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，保證整套系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，維持高效的輸出，可靠的系統(tǒng)。

2.1 容錯(cuò)控制器的分類

容錯(cuò)控制器分為兩種，主要設(shè)計(jì)有硬件冗余法和解析冗余法。硬件冗余法依靠備份重要部件和易發(fā)生故障的部件來(lái)提升系統(tǒng)的容錯(cuò)率，依靠硬件冗余法也有著很明顯的弊端，就是讓整套系統(tǒng)的成本提升了，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，重量和占用的空間也相應(yīng)的增加；同時(shí)在一些環(huán)境下時(shí)這種技術(shù)不能得到好的利用，效果不佳，例如在極復(fù)雜的大型系統(tǒng)中，硬件冗余技術(shù)就很難得到利用，但是在當(dāng)前的環(huán)境下，硬件價(jià)格降低，硬件冗余和解析冗余相結(jié)合的綜合容錯(cuò)控制也就成了大多數(shù)系統(tǒng)的選擇。系統(tǒng)的整體由許多個(gè)部件組成。系統(tǒng)工作時(shí)如果某一個(gè)部件失效或損壞的話，靠著系統(tǒng)整體的相關(guān)性，部件之間都有的聯(lián)系，利用其他部件發(fā)揮作用，來(lái)承擔(dān)故障部件的部分甚至全部作用，這就是解析冗余技術(shù)[2]。

2.2 重構(gòu)容錯(cuò)控制

解析冗余的容錯(cuò)控制一共有兩個(gè)類別，一種控制是重構(gòu)容錯(cuò)控制，另一種控制是魯棒容錯(cuò)控制，現(xiàn)在常用的是重構(gòu)容錯(cuò)控制，接下來(lái)著重介紹重構(gòu)容錯(cuò)控制的定義以及控制方式。

動(dòng)態(tài)故障診斷以及對(duì)控制器的重構(gòu)是重構(gòu)容錯(cuò)控制的兩個(gè)主要方面，它的工作原理是故障診斷軟件進(jìn)行對(duì)設(shè)備定時(shí)定點(diǎn)的檢測(cè)，當(dāng)控制系統(tǒng)工作環(huán)境產(chǎn)生變化時(shí)，該控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行工作，保證控制器的穩(wěn)定性。

作為在線控制的其中一種，重構(gòu)容錯(cuò)控制在日常情況下都有兩類，一類是當(dāng)系統(tǒng)的故障部位不太確定，不能在進(jìn)行故障修補(bǔ)的情況下，根據(jù)儀器檢測(cè)到的具體故障狀態(tài)來(lái)進(jìn)行控制器和補(bǔ)償裝置的重新設(shè)計(jì)稱之為在線重構(gòu)，而另一種是適用在可能出現(xiàn)的故障已經(jīng)能夠知道具體位置，可以事先進(jìn)行對(duì)于故障的離線確定，這種情況可以按照故障的檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行容錯(cuò)控制器的安裝，直接將控制器安裝在預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置就行了。

根據(jù)分析就可以看出來(lái)，重構(gòu)容錯(cuò)控制在設(shè)計(jì)上面要做到實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確，對(duì)于故障要做到及時(shí)的反應(yīng)和排除。這種重構(gòu)的設(shè)計(jì)策略就在于最優(yōu)控制，模糊控制等兼?zhèn)洹?/p>

本文具體分析了PLC 控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，充分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]到了系統(tǒng)可能發(fā)生的所有故障類別。，根據(jù)具體的故障診斷結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)編寫(xiě)出新的控制輸出點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)利用模塊化的操控系統(tǒng)屏蔽系統(tǒng)故障點(diǎn)，保證整套系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行[3]。但是也有著一些弊端，主要就是這種方法太多依賴故障檢測(cè)機(jī)制，如果故障發(fā)生后，檢測(cè)機(jī)構(gòu)不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障，甚至沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障，那么整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)效率低下，甚至損壞。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著控制系統(tǒng)在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，PLC 動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)就是一種新型的控制系統(tǒng)，我們應(yīng)該加大對(duì)控制系統(tǒng)故障診斷的重視，容錯(cuò)技術(shù)可以避免故障的發(fā)生，還可以在故障發(fā)生時(shí)有效的避免整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，從而提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。本文主要針對(duì)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，指出了PLC 故障診斷方法，以及故障等級(jí)和處理方法。詳細(xì)的介紹了容錯(cuò)技術(shù)，介紹了容錯(cuò)控制器的分類，重構(gòu)容錯(cuò)控制的定義和它的控制方法，保障控制器在新的工作狀態(tài)下正常運(yùn)行工作。