1  引言
    可編程控制器由于抗干擾能力強，可靠性高，編程簡單，性能價格比高，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用。工業(yè)控制機作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件，選用大屏幕實時監(jiān)視界面，實現(xiàn)各控制點的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動報警，還可顯示查詢歷史事件記錄，系統(tǒng)各主要部件累計運行時間，各裝置工藝流程圖，各裝置結(jié)構(gòu)圖等。中央控制單元和下位機PLC之間采用串行通訊方式進行數(shù)據(jù)交換，通常距離在1000m以內(nèi)選用485雙絞線通訊方式，較常距離可選用光纖通訊，更長距離也可選用無線通訊方式。下位機選用PLC控制，根據(jù)控制對象的多少，控制對象的范圍，可選用一臺或多臺PLC進行控制，PLC之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。
2  控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因
    雖然工業(yè)控制機和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關(guān)量信號出現(xiàn)錯誤，模擬量信號出現(xiàn)較大偏差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機構(gòu)沒有按要求動作，這些都可能使控制過程出錯，造成無法挽回的經(jīng)濟損失。 字串6
2．1 影響現(xiàn)場輸入給PLC信號出錯的主要原因有：2．1．1  造成傳輸信號線短路或斷路（由于機械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害），當傳輸信號線出故障時，現(xiàn)場信號無法傳送給PLC，造成控制出錯。
2．1．2  機械觸點 抖動，現(xiàn)場觸點雖然只閉合一次，PLC卻認為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計數(shù)、累加、移位等指令中出錯，出現(xiàn)錯誤控制結(jié)果。
2．1．3  現(xiàn)場變送器，機械開關(guān)自身出故障，如觸點接觸不良，變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會使控制系統(tǒng)不能正常工作。
2．2  影響執(zhí)行機構(gòu)出錯的主要原因有：
2．2．1  控制負載的接觸不能可靠動作，雖然PLC發(fā)出了動作指令，但執(zhí)行機構(gòu)并沒按要求動作。
2．2．2控制變頻器起動，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機并沒按要求工作。
2．2．3各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位，由于執(zhí)行機構(gòu)沒能按PLC的控制要求動作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。
3．解決方案的實施：要提高整個控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號的可靠性和執(zhí)行機構(gòu)動作的準確性，PLC才能及時發(fā)現(xiàn)問題，用聲光等報警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。

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3．1 設(shè)計完善的故障報警系統(tǒng)    在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中我們設(shè)計了3級故障顯示報警系統(tǒng)，第1級設(shè)置在控制現(xiàn)場各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運行和故障情況，當設(shè)備正常運行時對應(yīng)指示燈亮，當該設(shè)備運行有故障時指示燈以1Hz的頻率閃爍。專門設(shè)置故障復(fù)位燈按鈕，顯示設(shè)備工作狀態(tài)。第2級故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設(shè)置在中心控制室信號箱內(nèi)，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運行的，但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運行，故障可在運行中排除，這樣就大大減少整個系統(tǒng)停止運行時間，提高系統(tǒng)可靠性運行水平。

圖1

 

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圖2

    模擬信號連續(xù)采樣2次，采樣間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號變化速率決定。2次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器DT0、DT1中，當最后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令保留值作為本次采樣結(jié)果控制R100的通斷。

圖3

    高值監(jiān)視模塊的使用（原理如圖3所示）
    模塊的運算式為當DT1>=DT2時R100=ON  當 DT1<(DT2­－WR10)時 R100＝ＯFF
    低值監(jiān)視模塊的使用（與圖3相反）
    模塊的運算式為當DT1< DT2時R100=ON  當DT1 >= (DT2­­＋WR10)時　R100＝ＯFF
    說明DT1為觸點輸入數(shù)，DT2­為經(jīng)驗值WR10為滯后寬度．
    提高讀入PLC現(xiàn)場信號的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點，利用信號之間關(guān)系來判斷信號的可信程度。在一定時間里輸入變化范圍，但輸出在允許值內(nèi)變化自動延長通斷時間，消除了小信號影響、極限開關(guān)故障或傳送信號線路故障，同樣通過報警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計時采用了上述方法，大大提高了輸入信號的可靠。
3．3 執(zhí)行機構(gòu)可靠性研究
    當現(xiàn)場的信號準確地輸入給PLC后，PLC執(zhí)行程序，將結(jié)果通過執(zhí)行機構(gòu)對現(xiàn)場裝置進行調(diào)節(jié)、控制。怎樣保證執(zhí)行機構(gòu)按控制要求工作，當執(zhí)行機構(gòu)沒有按要求工作，怎樣發(fā)現(xiàn)故障？
    我們采取以下措施：當負載由接觸器控制時，啟動或停止這類負載轉(zhuǎn)為對接觸器線圈控制，啟動時接觸器是否可靠吸合，停止時接觸器是否可靠釋放，這是我們關(guān)心的。我們設(shè)計了如圖4所示程序來判斷接觸器是否可靠動作。X0為接觸器動作條件，Y0為控制線圈輸出，

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圖4

    X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開觸點，定時器定時時間大于接觸器動作時間。R0為設(shè)定的故障位，R0為ON表示有故障，做報警處理；R0為OFF表示無故障。故障具有記憶功能，由故障復(fù)位按鈕清除。

圖5

    當開啟或關(guān)閉電動閥門時，根據(jù)閥門開啟、關(guān)閉時間不同，設(shè)置延時時間，經(jīng)過延時檢測開到位或關(guān)到位信號，如果這些信號不能按時準確返回給PLC，說明閥可能有故障，做閥故障報警處理。程序設(shè)計如圖5所示。X2為閥門開啟條件，Y1為控制閥動作輸出，定時器定時時間大于閥開啟到位時間，X3為閥到位返回信號，R1為閥故障位。
六、結(jié)論
    自動控制系統(tǒng)設(shè)計中采用了以上方法，經(jīng)過近2年的運行證明這些方法的采用對提高系統(tǒng)可靠性運行是行之有效的。