PLC自动控制系统的可靠性能研究

前言

　　随着科学技术的发展，PLC在工业生产中的应用越来越广泛，它具备抗干扰能力强、应用简单、性价比高等特点。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，怎样提高控制系统的可靠性一直是技术人员研究的热点问题，自动化控制系统中使用的各类PLC，有的安装在各类机电设备和生产现场，有的安装在控制室，它们多数处于强电设备和强电电路所形成的强电磁环境中，为了提高整个系统的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高产品质量，另一方面系统的合理设计、安装和有效维护也要引起工程师的足够重视。笔者结合多年的实践经验，分析了控制系统可靠性降低的主要原因，提出了一些切实可行的解决方案，对广大工控一线的工程师们有一定的指导意义。

1 控制系统可靠性降低的主要原因

　　虽然PLC本身的可靠性比较高，但若输入的开关信号本身出了错，模拟信号就会出现较大的偏差，导致执行机构的错误输出，最终造成无法挽回的经济损失。影响输入信号出错的原因主要有以下几点：（1）由于连接松动、机械拉扯、线路老化等造成的信号线路短路或者断路。当传输信号线出现故障，操作信号无法传输给PLC，造成控制出现错误。（2）机械触点接触问题。有的触点虽然只闭合了一回，PLC却误认为闭合了多次，即使有些系统中添加了微分指令、滤波电路等应对策略，但PLC扫描周期很短，任然在输出指令出错，造成错误的结果输出。（3）变送器出错，由于系统机械故障，导致变送器放映工业现场非电量较大或较小，使控制系统不能正常工作。

　　控制系统可靠性降低的原因除了输入信号容易出现错误，执行机构容易出错也是主要原因。造成执行机构出错有以下一些原因：（1）控制负载接触不良，即使操作人员发出了指令，但执行机构没有动作。（2）变频器工作环境恶劣，由于变频器自身出现故障，导致工作电机没有按要求启停。（3）各种电磁阀、电动阀的开关没到位，导致执行机构不能按照PLC的控制要求工作。

2 提高PLC自动控制系统可靠性的措施

　　为了减少输入信号的错误和提高执行机构的准确性，应有相应的报警系统及时快捷的提示给现场的工程师，尽快找出故障，排除故障，让系统可靠、安全、有效的工作。笔者根据多年的实践经验，认为提高系统可靠性应该从以下几方面入手：

　　2.1 提高输入信号的可靠性

　　为了提高现场输入信号的可靠性，首先要选择质量过硬的开关和变送器，防止出现由质量不足导致的传输线路接触不良、短路或者断路问题。针对现场条件来选择合适的硬件，避免由于硬件原因引起PLC的错误指令。在程序设计时，可适当增加数字滤波程序以提高输入信号的可靠性。

　　其次，在PLC程序中加入定时器，根据触点抖动情况和系统的相应时间来确定定时时间，这样解决触点机械抖动等问题，使触点稳定闭合后才出现其他响应。根据实际情况对模拟信号多次采样，然后利用数据比较、数据交换等指令获取采样的中间值，这样得到的信号指令更加准确可靠。

　　另外，我们还可以结合控制系统本身的特点，借助信号之间的关系来评判信号的可信度。PLC控制系统都有一些设计条件，可以把这些条件当做判断信号是否出错的初步依据，如果采集到的信号超出或者不满足这些条件，我们可以利用报警系统对操作人员进行提示。

　　2.2 提高执行机构的可靠性

　　现场信号准确输入给PLC后，PLC执行相关程序，控制系统按照程序运行结果对现场装置进行控制和调解。要保证执行机构的可靠操作，可采取一些措施：如果负载由接触器控制，通过对接触器控制来启动或停止负载动作，我们要重点关注启动时接触器是否可靠吸合，停止时是否可靠释放；当开启或关闭电动阀时，根据具体时间的不同设置延时时间，通过延时检测开关的到位信号，若这些信号不能按时准确的返回到PLC，说明电动阀可能出现故障，工程师需要对阀做相应的报警处理。

　　2.3 设计合理可靠的报警系统

　　故障报警系统是整个PLC自动控制系统必不可少的一部分，它的可靠性直接关系到整个系统的运行情况。我们可以根据现场的实际需求，设计多级报警系统：一级报警系统可以设置在工控现场的各类控制柜上，用指示灯来提示设备正常运行或故障情况，当设备运行正常时，对应的指示灯可用绿色信号提示，如出现故障时，指示灯要转变成红色闪烁灯，以提示现场操作人员；二级故障提示可以设置在中心控制的屏幕的监视器上，当设备有故障时，在屏幕上可以看到文字显示的故障类型和故障程度，在相应的工艺流程图上也要设置出闪烁灯进行提示，让故障状况一目了然，此外还要将故障事件记录在历史事件里面，以便对系统的有效维护和修理提供参考；三级故障显示可以设置在中心控制室的信号箱里面，当设备出现故障时，信号箱能以声、光等方式提示操作人员，及时排除故障。在处理故障时，要对不同程度的故障进行分类，当出现故障时，工作人员要根据实际情况具体分析，对于那些影响不大的故障，我们可以在不停机的状况下排除故障，对于比较严重的故障，要对整个系统进行停机整修，这样可以大大提高系统效率。

3 结言

　　PLC自动控制系统的可靠性研究是个比较复杂的问题，因此，在可靠性设计方面我们要综合考虑各方面因素，设计合理可靠的控制系统，根据工业现场的实际情况具体分析，这样才能保证整个系统的正常运行。