PLC自动控制系统可靠性探讨

大连民族学院 李 明 邵 强

1.引言

当今工业发展的一个明显趋势是自动化程度的提高，其目的是提高生产的效率，精度和产品的稳定性。工业自动化控制系统中应用最广泛的是可编程逻辑控制器简称PLC。PLC可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在油田自动控制领域得到越来越广泛应用。工业控制机作为中央控制单元，配有组态软件，选用主控实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。

2.控制系统可靠性降低的主要原因

2.1 造成现场输入PLC信号出错的主要原因

2.1.1 机械设备本身的问题

由于机械设备本身的问题（这里的问题指的是机械老化、虫鼠的破坏），致使输送信号线产生故障，从而导致现场的信号无法传送给PLC自动控制系统，得控制出现错误，进而导致通信系统无法正常工作，不能利用PLC自动控制系统的属性特性，不能通过PLC自动控制系统完成对数据的抽取、转换与加载。

2.1.2 机械触点抖动

现场信号不能传送至PLC自动控制系统会导致控制出错，机械触点的抖动，虽然现场触点只是闭合一次，PLC却以为已经闭合多次，硬件虽然加入滤波电路，软件增加了微分指令，但是因PLC的扫描周期过短，仍然会在计数、移位、累加等指令当中出现错误，造成控制结果出错。各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。

2.1.3 现场变送器、机械开关自身出故障

若触点的接触不良，变送器会反映现场的非电量偏差较大或者无法正常进行工作等，以上故障同样会导致控制系统无法正常的工作。

2.2 造成执行机构出错的主要原因

(1)控制负载的触点无法可靠动作，即使PLC 发出了具体动作指令，但是执行机构未能按照要求动作；

控制变频器的起动，因为变频器本身出现故障，变频器所带的电机未能按照要求工作。

(2)各指定的电动阀或电磁阀该开的却未打开，该关的未关到位，因为执行机构未能按照 PLC的具体控制要求动作，导致系统无法正常的工作，进而使系统的可靠性降低。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声、光等报警信号提示给操作人员，尽快排除故障，保证系统安全、可靠地运行。

(3)在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的，对用户而言应了解PLC产品的软件功能及其编程器。在通常情况下，小型控制系统的简易编程器在价格上一般比较便宜，但如果是系统较大或多台PLC共用时，应采用可靠性高、编程方便的图形编程器。假如有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏 RAM中的用户程序，可以采用EEP——ROM模块作为外部设备。

3.提高PLC自动控制系统可靠性的措施

3.1 建立完善的故障报警系统

在设计自动控制系统的过程中，一般设计三级故障的报警系统。一级设置在具体控制现场的各控制柜面板间，通过指示灯来指示设备是处于正常的运行状态，还是故障状态，当设备运行正常时对应的指示灯亮，当该设备运行出现故障时指示灯会以1Hz的频率不断闪烁。二级故障的显示设置是在中心控制室的人机接口监视器上，在设备存在故障时，有文字对故障类型，工艺流程进行显示。 三级故障的显示设置在中心控制室的信号箱之内，若设备出现了故障，信号箱将会通过声、光等报警方式来提示工作人员，使其能对故障及时进行处理。在处理故障时，又对故障进行了进一步分类，有的故障会使系统运行停止，但有的故障却对系统工作的影响不大，系统能够带着故障运行，故障能在运行过程中排除，这样就会极大地缩短整个系统的停止运行时间，进而提高系统的可靠性运行水平。

3.2 加强PLC自动控制系统输入信号的可靠性

首先要保证所选择的变送器与各种开关的可靠性，避免各种原因造成传送信号线的短路、断路或者接触不良问题。PLC采用的是梯形图编程，它在解算逻辑方面表现出快速的优点，它的原理是把所有的输入都当成开关量来处理，PLC自动控制系统可靠性输入信号作为模拟量，通过计算，将最终结果传送给控制器。通常加强PLC自动控制系统可靠性输入信号从分析角度着手，分析的具体指标在PLC自动控制系统信号数据仓库中体现在数额、时长等方面。加强PLC自动控制系统可靠性输入信号的主界面显示的是各种平均水平，具体的分析主题可以通过主界面进行一些功能模块选择，主要分为流向分析、时段分析，分析功能模块。口令进行统一管理，做到职能化、合理化、科学化。

3.3 方案的选择和控制元件的选用

在选择方案时，应考虑尽量减少控制元件数、接点数和焊点数，以降低系统的失效率。采用可编程控制器(PC)来代替由继电器等组成的控制柜可以提高系统的可靠性。在比较可编程序控制器和继电器控制柜两种方案时，除了购置价格以外，还应充分估计前者在提高可靠性、缩短开发周期和减小工作量以及节省维修时间等有利因素。

正确选用控制元件的品种、规格是提高元件使用可靠性的关键。为此必须深入确切地了解和分析机床对电气控制系统的要求和系统对控制元件的要求。并且收集和消化控制元件制造厂提供的技术材料，如果这些资料不能满足选用的要求时，机床制造厂可按实际使用的条件对控制元件进行试验以确定是否合用。由于选用不当影响可靠性的例子有：忽视输入或输出的机械参数，例如选电磁铁时未考虑所拖负载的力——行程特性，选限位开关时未考虑撞块速度；选接触器时未考虑点动、反接制动的工作方式；选继电器时未考虑能做到可靠接触的额定最低工作电压和额定最小工作电流；选短路保护电器(包括熔断器)时未考虑对接触器等触头的保护；选控制变压器时未考虑漏阻抗在电磁系统起动电流情况下的压降等。

4.结语

随着自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，对PLC自动控制系统的可靠性问题与其设计方案的探究，在新世纪技术发展的今天是十分必要的。因此，针对PLC自动控制系统的可靠性研究已经成为目前的热点，PLC自动控制系统对于提高竞争力具有显著作用。PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大必将使传统的嵌入式控制器不断被PLC控制系统（或PLC取代式控制器）所取代，遂发展成为一个稳定性更高的系统。

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