PLC 的動態系統故障診斷及運行方法

陳全欣 白峰

華能萊蕪發電有限公司檢修部 山東萊蕪 271102

PLC 就是可編程序控制器的簡稱，它綜合了互聯網技術，自動控制技術以及通信技術，操作的基礎是微型處理器，在工業方面，它是一種新型的控制裝置，如今隨著科技的發展，在電力等工業生產方面有著廣泛的應用，當然隨著這項控制器的出現，也出現了一系列的問題，比如怎么實現當系統出現故障時，快速的進行處理恢復，如何當一個控制系統環節出現故障時，其他控制環節正常運行[1]。容錯技術是改變這些現狀的關鍵，下面就對PLC 的動態系統故障診斷及運行方法做出了詳細的介紹。

1 PLC 的動態系統故障診斷

在PLC 整個控制系統中，輸入元件，執行的設備，控制設備等都可能出現故障，所以在系統中我們要及時的發現故障并判斷出故障類型，及時對故障做出解決。

1.1 PLC 故障診斷的方法

故障診斷原理是把設備被控制的結果和理想運算中的結果進行比較，如果一旦發現出現了異常現象，就會對故障運用它的邏輯運算功能進行簡單的處理，或者是運用其它方式進行故障報警。故障診斷的方法多種多樣，有邏輯故障檢測法和超時限故障檢測診斷法等。

其中超時限故障檢測診斷法是最常用的一種故障診斷方法，顧名思義，就是如果這項工作超過了預期的時間，就會產生報警系統，認定為該設備出現了故障。所以可以設定一個定時器，如果真實的工作時間比預期的工作時間長25%，就認定該控制設備出現了故障，定時器表現的信號就是故障報警信號，除了用于對故障的診斷以外，還可以做到對設備的保護，比如說電梯在運行中如果電流繼電器電流過大，繼電器發生了失靈的現象，那么就會帶動電動機的損壞，運用超時限故障檢測方法，可以避免故障的發生。

1.2 PLC 的故障等級以及處理方法

首先是一級的故障，當出現一級故障時，要求操作人員立刻停止控制設備的運行，當檢測軟件檢測到故障發生時，直接控制PLC 輸出軟件。其次是二級的故障，主要是針對的那些軟件沒有辦法進行修復的故障，檢測軟件檢測到故障發生，輸出元件立即暫停，操作人員進行修復工作。對于簡單的三級故障，當故障發生時，首先由軟件進行自我修復處理，對操作人員做出聲音的警示，當系統繼續出現錯誤故障時，那么該故障則會升級為一二級故障。四級故障指的就是出現的簡單性的異常現象，稍微偏離了理想狀態，這時候會對操作人員做出指示，繼續恢復設備正常運行工作。

以上的處理方法，單單是對故障做出警報，要想真正的在故障發生時，能夠繼續使控制系統正常運行，就需要用到容錯技術。

2 容錯技術

一整套系統在運行時一個或者多個部件出現故障，這個時候系統就需要及時的采取相應的措施來維修這些故障，來保證它整套系統的功能不會出現錯誤，保證整套系統的持續運行，維持高效的輸出，可靠的系統。

2.1 容錯控制器的分類

容錯控制器分為兩種，主要設計有硬件冗余法和解析冗余法。硬件冗余法依靠備份重要部件和易發生故障的部件來提升系統的容錯率，依靠硬件冗余法也有著很明顯的弊端，就是讓整套系統的成本提升了，系統的結構，重量和占用的空間也相應的增加；同時在一些環境下時這種技術不能得到好的利用，效果不佳，例如在極復雜的大型系統中，硬件冗余技術就很難得到利用，但是在當前的環境下，硬件價格降低，硬件冗余和解析冗余相結合的綜合容錯控制也就成了大多數系統的選擇。系統的整體由許多個部件組成。系統工作時如果某一個部件失效或損壞的話，靠著系統整體的相關性，部件之間都有的聯系，利用其他部件發揮作用，來承擔故障部件的部分甚至全部作用，這就是解析冗余技術[2]。

2.2 重構容錯控制

解析冗余的容錯控制一共有兩個類別，一種控制是重構容錯控制，另一種控制是魯棒容錯控制，現在常用的是重構容錯控制，接下來著重介紹重構容錯控制的定義以及控制方式。

動態故障診斷以及對控制器的重構是重構容錯控制的兩個主要方面，它的工作原理是故障診斷軟件進行對設備定時定點的檢測，當控制系統工作環境產生變化時，該控制系統能夠正常運行工作，保證控制器的穩定性。

作為在線控制的其中一種，重構容錯控制在日常情況下都有兩類，一類是當系統的故障部位不太確定，不能在進行故障修補的情況下，根據儀器檢測到的具體故障狀態來進行控制器和補償裝置的重新設計稱之為在線重構，而另一種是適用在可能出現的故障已經能夠知道具體位置，可以事先進行對于故障的離線確定，這種情況可以按照故障的檢測結果來進行容錯控制器的安裝，直接將控制器安裝在預先設計好的位置就行了。

根據分析就可以看出來，重構容錯控制在設計上面要做到實時和準確，對于故障要做到及時的反應和排除。這種重構的設計策略就在于最優控制，模糊控制等兼備。

本文具體分析了PLC 控制系統的工作特點，充分嚴謹的考慮到了系統可能發生的所有故障類別。，根據具體的故障診斷結果來設計編寫出新的控制輸出點，實現利用模塊化的操控系統屏蔽系統故障點，保證整套系統的繼續運行[3]。但是也有著一些弊端，主要就是這種方法太多依賴故障檢測機制，如果故障發生后，檢測機構不能及時的發現故障，甚至沒有發現故障，那么整個系統都會效率低下，甚至損壞。

3 結語

隨著控制系統在各個工業領域的廣泛應用，PLC 動態控制系統就是一種新型的控制系統，我們應該加大對控制系統故障診斷的重視，容錯技術可以避免故障的發生，還可以在故障發生時有效的避免整個系統出現問題，從而提高整個控制系統的可靠性。本文主要針對控制系統的特點，指出了PLC 故障診斷方法，以及故障等級和處理方法。詳細的介紹了容錯技術，介紹了容錯控制器的分類，重構容錯控制的定義和它的控制方法，保障控制器在新的工作狀態下正常運行工作。