PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性研究

摘要：伴隨著我國(guó)工業(yè)體系的迅速發(fā)展，各類自動(dòng)化系統(tǒng)也隨之不斷得到應(yīng)用，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)繼電器控制器、可編程控制器具備的突出之處進(jìn)行了綜合，并形成了一整套完備的控制體系。但由于PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在硬件設(shè)備使用及數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中容易發(fā)生錯(cuò)誤，致使其可靠性有所不足，故而本文對(duì)如何促進(jìn)PLC自動(dòng)系統(tǒng)可靠性提升進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析。

關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)控制系統(tǒng);可靠性研究;報(bào)警系統(tǒng)

引言：

較為典型的PLC控制系統(tǒng)由中央控制單元展開(kāi)控制，中央控制單元通過(guò)分析動(dòng)態(tài)查詢、故障原因等信息，對(duì)PLC的選用做出決定，而由于信息傳輸、共享工作的進(jìn)行都是借助數(shù)字信號(hào)輸入輸出的方式來(lái)予以實(shí)現(xiàn)，這時(shí)如若數(shù)字信號(hào)輸入端發(fā)生錯(cuò)誤，便會(huì)造成輸出端結(jié)果同樣發(fā)生錯(cuò)誤。

一、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性研究的意義

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)正在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)程中得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。PLC也即可編程控制器，作為核心為微處理器的通用工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，PLC面向用戶和生產(chǎn)過(guò)程，具備易于擴(kuò)展、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)電一體化、自動(dòng)化的諸多領(lǐng)域被應(yīng)用。而在工作環(huán)境惡劣、保護(hù)程序不當(dāng)使用、發(fā)生危急狀況時(shí)，PLC的正常運(yùn)行都會(huì)受到影響，甚至導(dǎo)致設(shè)備損害的情況發(fā)生，故而，促進(jìn)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性的提升，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定與安全而言意義重大。[1]

二、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性降低的原因

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性降低的原因主要集中在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)出錯(cuò)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)這兩方面，其中傳輸信號(hào)線、機(jī)械開(kāi)關(guān)、機(jī)械觸點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，是設(shè)備發(fā)生故障進(jìn)而使輸出信號(hào)出錯(cuò)的主要原因。傳輸信號(hào)線的多次反復(fù)拉扯、缺乏定期維護(hù)，都會(huì)使傳輸信號(hào)線發(fā)生短路或斷路，使得現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法傳輸，而機(jī)械開(kāi)關(guān)、變送器發(fā)生短接，機(jī)械觸點(diǎn)發(fā)生抖動(dòng)等情況，也會(huì)讓信號(hào)傳輸發(fā)生問(wèn)題。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)中控制變頻器、接觸器、電動(dòng)閥、電磁閥等零部件一旦發(fā)生故障，也都會(huì)讓信號(hào)執(zhí)行過(guò)程難以完成。[2]

三、提升PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性的舉措

（一）提升輸入信號(hào)可靠性

各元器件不能有效工作是PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，如信號(hào)線老化、老鼠啃噬等原因帶來(lái)的信號(hào)斷路、斷路，內(nèi)部元件故障帶來(lái)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)失能等情況。故而促進(jìn)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性提升的首要舉措在于應(yīng)用質(zhì)量較好的電氣元器件，并應(yīng)經(jīng)常性展開(kāi)電氣元器件的保養(yǎng)維護(hù)工作，以確保元器件使用壽命的盡可能延長(zhǎng)。而在規(guī)避機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)在機(jī)械觸點(diǎn)梯形圖中增加數(shù)字濾波的方式降低相關(guān)問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。增加數(shù)字濾波后，只有在機(jī)械觸點(diǎn)完全處于閉合狀態(tài)時(shí)，計(jì)時(shí)器才會(huì)記錄觸點(diǎn)閉合情況，這將大為降低系統(tǒng)記錄出錯(cuò)幾率。[3]

（二）提升執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)一般以接觸器來(lái)對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制，故而在判斷接觸器是否發(fā)生故障時(shí)，主要通過(guò)閉合接觸器后負(fù)載的啟動(dòng)情況、接觸器釋放后負(fù)載的停止情況進(jìn)行確認(rèn)，這一過(guò)程一般通過(guò)傳輸線操作來(lái)進(jìn)行。通常情況下，接觸器運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，計(jì)時(shí)器時(shí)間會(huì)同計(jì)算器中斷時(shí)間保持一致，但如若時(shí)間不一致時(shí)，則可證實(shí)接觸器發(fā)生故障，這時(shí)指示燈會(huì)亮起，以便對(duì)工作人員進(jìn)行提醒。對(duì)電動(dòng)閥門(mén)故障的檢測(cè)工作同樣以計(jì)時(shí)器為基礎(chǔ)進(jìn)行，在對(duì)電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)啟及關(guān)閉操作時(shí)，需為計(jì)時(shí)器設(shè)置延時(shí)時(shí)間，這時(shí)如若計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間長(zhǎng)于電動(dòng)閥門(mén)到位時(shí)間，說(shuō)明電動(dòng)閥門(mén)有故障發(fā)生，工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行故障檢查，并展開(kāi)維修。

而在對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是否發(fā)生故障進(jìn)行判斷時(shí)，有時(shí)通過(guò)觀察便可以對(duì)故障情況做出判斷。如對(duì)位移控制進(jìn)行判斷時(shí)，由于兩點(diǎn)間有著已知距離，故而在各其他條件部隊(duì)位移控制構(gòu)成影響時(shí)，基于被控物體的已知速度，便可簡(jiǎn)單計(jì)算位移速度，這時(shí)如若PLC控制系統(tǒng)得到的數(shù)字信號(hào)同估算數(shù)據(jù)發(fā)生過(guò)大差距時(shí)，便能夠確定故障發(fā)生，接下來(lái)應(yīng)當(dāng)考慮故障發(fā)生原因是在位移開(kāi)關(guān)，還是傳輸信號(hào)線。這一過(guò)程也能夠通過(guò)外部觀察予以完成，如可查看液位計(jì)度器上的數(shù)據(jù)，如若同估算數(shù)據(jù)一致，則應(yīng)首先考慮信號(hào)傳輸線發(fā)生故障，如若相差很大，則應(yīng)優(yōu)先對(duì)限位開(kāi)關(guān)工作狀況進(jìn)行確定，并依照故障報(bào)警系統(tǒng)提示展開(kāi)維修，如若維修完成后故障仍然無(wú)法排除，再對(duì)信號(hào)傳輸線進(jìn)行檢修。

（三）完善故障報(bào)警系統(tǒng)

造成PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因在于數(shù)字信號(hào)傳輸與執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生的故障，這些故障的發(fā)生情況可通過(guò)多種形式進(jìn)行判定，但如若故障報(bào)警系統(tǒng)能在故障發(fā)生時(shí)即給予各類信息提示，則無(wú)疑會(huì)大幅降低日常維修養(yǎng)護(hù)及發(fā)生故障時(shí)檢修工作的操作難度，也能夠促進(jìn)運(yùn)營(yíng)成本的大幅降低，并可通過(guò)延長(zhǎng)系統(tǒng)工作時(shí)間的方式，促進(jìn)企業(yè)工作效率及運(yùn)行效率的提升。為此，企業(yè)應(yīng)著手進(jìn)行三級(jí)故障報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置，以大幅提升PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性。

這一系統(tǒng)中，一級(jí)報(bào)警系統(tǒng)主要用于設(shè)備日常檢測(cè)工作，指示燈分布于各控制面板上，在控制器正常運(yùn)行時(shí)指示燈常亮，在內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)指示燈以閃爍形式向工作人員報(bào)備故障。而為使警示工作精確化，應(yīng)以并聯(lián)方式連接指示燈，并接裝控制開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)指示燈應(yīng)是全亮狀態(tài)，在發(fā)生問(wèn)題時(shí)則顯示為部分不亮。二級(jí)故障報(bào)警裝置、三級(jí)故障報(bào)警裝置則分別設(shè)置于操作室及信號(hào)箱內(nèi)，二級(jí)故障負(fù)責(zé)對(duì)具體設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而其對(duì)設(shè)備內(nèi)部各元件工作狀態(tài)的警示，同一級(jí)報(bào)警裝置相一致。三級(jí)故障報(bào)警則對(duì)PLC系統(tǒng)的整體行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，傳輸信號(hào)會(huì)與預(yù)定信號(hào)相異，這時(shí)三級(jí)報(bào)警就會(huì)發(fā)揮作用。三級(jí)報(bào)警系統(tǒng)警示的問(wèn)題較為嚴(yán)重，因此進(jìn)行檢修時(shí)應(yīng)予以重視，并視情況決定是否讓PLC系統(tǒng)整體停止工作還是暫時(shí)帶故障運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)眾多，也在近些年來(lái)有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用空間，但在陸續(xù)的使用過(guò)程中，也有著可靠性降低的問(wèn)題，本文從信號(hào)傳輸、執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩方面提出了加強(qiáng)可靠性的具體舉措，并提出應(yīng)加強(qiáng)故障報(bào)警系統(tǒng)，以促進(jìn)相關(guān)故障的早發(fā)現(xiàn)、早解決。

參考文獻(xiàn)：

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[3]后德文.電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2020（18）：106-107

作者簡(jiǎn)介：張新亮（1981.01-）男，碩士，講師，研究方：電力電子、計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)控加工、PLC技術(shù)、材料熱處理、智能控制等