浅议PLC控制系统故障检测方法

王志明，王文海

（潍柴动力股份有限公司，山东　潍坊　201061）

浅议PLC控制系统故障检测方法

王志明，王文海

（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊201061）

摘要：本文以PLC控制系统故障检测方法为研究对象，分析了PLC控制系统的工作原理、运行环境要求以及易发生的故障，并且针对性地提出了PLC控制系故障检测程序和方法，提高PLC控制系统故障检测的效率。

关键词：PLC；控制系统；故障；检测

1　PLC控制系统

PLC是Programmable Logic Controlle的简称，是由美国数据设备公司研发的一种可编程逻辑控制器。PLC控制系统本质上是一种智能化的数字电子装置，装置的核心是可编程逻辑控制器。PLC控制系统利用存储器对工业生产设备实现生产步骤控制、生产参数逻辑运算以及指令信号的加工处理，通过数字系统发出参数化的指令信号来控制机械生产设备。PLC系统的运行有一定的环境要求，要求控制系统的运行环境具备一定的防尘、防潮、防高温等条件，如果达不到要求加上其它因素，系统很容易出现故障。一般来说，导致PLC控制系统出现故障的原因主要有系统检测的故障、控制元件的以及PLC控制系统内部的逻辑运算错误。要对这些故障检测首先是控制系统进行自检，然后需要人工进行动态性检测，对检测结果进行评估，依据评估结果展开处理。

2　PLC控制系统故障检测程序和方法

2.1局部状态系统检测法

局部状态检测法的原理是判断系统信号逻辑关系来确定系统有无故障的。首先要检测系统的输入同输出信号的逻辑关系，看二者逻辑关系有无异常，确定逻辑关系后，进一步判断系统有无故障，如果有还可以进一步确定故障发生的可能原因。局部状态检测法适用范围是有限的，一般只适合于检测系统的关键部位。局部状态检测法具有一定的优点。该检测法能快速而准确地确定系统运行中各指令信号间的有无正常的逻辑联系，不同的系统设备动作是否正常，不过适用范围只用于系统局部检测。

2.2超时限系统检测法

超时限系统检测法是依据PLC控制系统的某些工作特性而总结出来的方法。该系统的机械设备运转有一定的时间区域限制，也就是有工作时限顺序，机械设备运行超出预期时限，就会打乱系统设计好的时限顺序，进一步直接影响另外的系统设备的正常工作，为故障发生埋下隐患，鉴于系统设备的运行时限特点，我们可以采用通过检测时限是否超过规定范围来判断设备是否存在故障，也就是超时限系统检测法。该检测法有一定的检测程序。首先检测需要一个时间定点，一般把单个设备运行的时限作为一个判断故障是否存在的临界时间定点，然后利用时间定点来设计一个检测设备是否超出时限范围的定时器，定时器内的时间与单个时间定点互相错开，一般要比单个设备的时间定点高25%。一旦某个系统设备运转过程中不符合定时器设定的时间定点范围，定时器就会判定该设备出现故障，并发出信号指令中止设备运行，提高操作人员检查设备故障的部位和原因的效率。

2.3进步跟踪系统检测法

进步跟踪系统检测法是一种根据PLC系统控制原理来检测的方法。PLC控制系统是一种由许多步骤控制逻辑组合而成的系统，所以系统出问题肯定是某个环节或者步骤的控制逻辑出现了故障，只要把各个步骤的控制逻辑关系是否正常进行判断，就可以检测出和处理故障。该检测法也有一定的程序。首先要把整个系统的控制环节细化不同的步骤，然后利用进步控制手段给不同的步骤设计程序，如果系统出现异常情况，我们只需要依据进步跟踪检测法，对不同步骤的控制逻辑进行故障判断，就可以判断出系统设备故障发生的具体部位和相应的原因。

2.4行程定时器系统检测法

行程定时器系统检测法主要则依据PLC的实现预期动作顺序特性总结出来的检测法。该系统控制设备完成动作指令主要分为三个步骤：首先系统需要给设备输入动作指令；然后由设备执行动作指令；最后设备接受指令信号并完成规定动作。行程定时器检测需要做的是，观察设备是否能正常接收并且完成系统发出的指令信号，如若不能，则表明系统设备出现了某种故障。而如何判断系统设备是否正常完成动作指令呢？行程定时器能快速地确定设备完成指令状态是否正常，定时器对每个设备都设定了合理的预期运行时间，设备能在预期时间内完成预期动作，则表明设备是正常的，如果其运行时间超出了合理的预期时间，则表明该设备无法正常完成PLC系统发出的动作指令，进而判断其是否存在故障。

2.5综合系统检测法

综合系统检测法则是在综合运用前面的几种检测法的相应的原理的基础上所总结出来的检测法。PLC控制系统需要通过不断发出动作信号指令来控制相应的机械设备，而动作信号指令就是某种特殊的逻辑关系，一旦逻辑联系出现问题，则系统设备无法正常运转。为了最大程度地降低故障发生的概率，我们需要运用综合检测法来预防故障的发生。综合检测法的原理就是依据PLC的工作方式特性，对系统发出的所有的信号指令进行分析，确保控制系统同设备间的输入与输出信号交流是正常稳定的，如果出现异常的信号交流则可以判断PLC控制系统出现了故障。这种检测法主要用于指令参数等软件方面的分析，如逻辑程序故障分析，并不对机械设备的硬件故障作出故障判定，可以为常见的机械硬件故障检测提供参考和依据，进而提高检测PLC控制系统故障的效率。

2.6PLC控制系统信号输入故障的检测方法

PLC控制系统故障检测还涉及到对信号输入故障的检测。系统信号输入检测相对简单，主要是利用检测开关故障来判断输入信号是否正常。如我们在需要对系统的开关和按钮是否正常进行检测时，只需要直接将目标开关调到测试位置，调到测试位置后会有相应的故障指示灯对操作人员进行故障提示，如果故障灯显示情况来判断开关和按钮的完好性，这种检测主要用于设备运行前的检测和调试。

3　结束语

PLC控制系统在未来的运用将越来越广泛，不过伴随着生产过程的推进，可以预见PLC控制系统出现的故障也将会越来越多，除了常见的系统检测方法，如局部系统检测，超时限系统检测，进步跟踪系统检测，行程定时系统检测法以及系统综合检测法，我们还需要探索更多的高效准确的PLC控制系统检测故障检测方法，提高检测PLC控制系统故障检测效率。

参考文献：

［1]李奇.可编程序控制器特点和基本原理［J].科技资讯.2007（29）.

［2]李经智.可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修［J].职业技术.2006（02）

［3]高敏.PLC控制系统的故障检测与显示［J].常州工学院学报.2004（02）