PLC自動控制系統可靠性研究

摘要：伴隨著我國工業體系的迅速發展，各類自動化系統也隨之不斷得到應用，PLC自動控制系統對繼電器控制器、可編程控制器具備的突出之處進行了綜合，并形成了一整套完備的控制體系。但由于PLC自動控制系統在硬件設備使用及數據傳輸過程中容易發生錯誤，致使其可靠性有所不足，故而本文對如何促進PLC自動系統可靠性提升進行了較為系統的分析。

關鍵詞：PLC自動控制系統;可靠性研究;報警系統

引言：

較為典型的PLC控制系統由中央控制單元展開控制，中央控制單元通過分析動態查詢、故障原因等信息，對PLC的選用做出決定，而由于信息傳輸、共享工作的進行都是借助數字信號輸入輸出的方式來予以實現，這時如若數字信號輸入端發生錯誤，便會造成輸出端結果同樣發生錯誤。

一、PLC自動控制系統可靠性研究的意義

PLC自動控制系統正在工業現場控制過程中得到越來越普遍的應用。PLC也即可編程控制器，作為核心為微處理器的通用工業自動控制設備，PLC面向用戶和生產過程，具備易于擴展、操作靈活、適應性強等優點，在機電一體化、自動化的諸多領域被應用。而在工作環境惡劣、保護程序不當使用、發生危急狀況時，PLC的正常運行都會受到影響，甚至導致設備損害的情況發生，故而，促進PLC自動控制系統可靠性的提升，對于工業生產的穩定與安全而言意義重大。[1]

二、PLC自動控制系統可靠性降低的原因

PLC自動控制系統可靠性降低的原因主要集中在現場輸入信號出錯、執行機構出錯這兩方面，其中傳輸信號線、機械開關、機械觸點發生問題，是設備發生故障進而使輸出信號出錯的主要原因。傳輸信號線的多次反復拉扯、缺乏定期維護，都會使傳輸信號線發生短路或斷路，使得現場信號無法傳輸，而機械開關、變送器發生短接，機械觸點發生抖動等情況，也會讓信號傳輸發生問題。而執行機構中控制變頻器、接觸器、電動閥、電磁閥等零部件一旦發生故障，也都會讓信號執行過程難以完成。[2]

三、提升PLC自動控制系統可靠性的舉措

（一）提升輸入信號可靠性

各元器件不能有效工作是PLC自動控制系統發生故障的主要原因，如信號線老化、老鼠啃噬等原因帶來的信號斷路、斷路，內部元件故障帶來的執行機構失能等情況。故而促進PLC自動控制系統可靠性提升的首要舉措在于應用質量較好的電氣元器件，并應經常性展開電氣元器件的保養維護工作，以確保元器件使用壽命的盡可能延長。而在規避機械觸點抖動問題時，可通過在機械觸點梯形圖中增加數字濾波的方式降低相關問題的發生風險。增加數字濾波后，只有在機械觸點完全處于閉合狀態時，計時器才會記錄觸點閉合情況，這將大為降低系統記錄出錯幾率。[3]

（二）提升執行機構可靠性

PLC自動控制系統一般以接觸器來對負載進行控制，故而在判斷接觸器是否發生故障時，主要通過閉合接觸器后負載的啟動情況、接觸器釋放后負載的停止情況進行確認，這一過程一般通過傳輸線操作來進行。通常情況下，接觸器運轉正常時，計時器時間會同計算器中斷時間保持一致，但如若時間不一致時，則可證實接觸器發生故障，這時指示燈會亮起，以便對工作人員進行提醒。對電動閥門故障的檢測工作同樣以計時器為基礎進行，在對電動閥門進行開啟及關閉操作時，需為計時器設置延時時間，這時如若計時器顯示時間長于電動閥門到位時間，說明電動閥門有故障發生，工作人員應及時對電動閥門進行故障檢查，并展開維修。

而在對PLC自動控制系統是否發生故障進行判斷時，有時通過觀察便可以對故障情況做出判斷。如對位移控制進行判斷時，由于兩點間有著已知距離，故而在各其他條件部隊位移控制構成影響時，基于被控物體的已知速度，便可簡單計算位移速度，這時如若PLC控制系統得到的數字信號同估算數據發生過大差距時，便能夠確定故障發生，接下來應當考慮故障發生原因是在位移開關，還是傳輸信號線。這一過程也能夠通過外部觀察予以完成，如可查看液位計度器上的數據，如若同估算數據一致，則應首先考慮信號傳輸線發生故障，如若相差很大，則應優先對限位開關工作狀況進行確定，并依照故障報警系統提示展開維修，如若維修完成后故障仍然無法排除，再對信號傳輸線進行檢修。

（三）完善故障報警系統

造成PLC自動控制系統可靠性降低的主要原因在于數字信號傳輸與執行機構發生的故障，這些故障的發生情況可通過多種形式進行判定，但如若故障報警系統能在故障發生時即給予各類信息提示，則無疑會大幅降低日常維修養護及發生故障時檢修工作的操作難度，也能夠促進運營成本的大幅降低，并可通過延長系統工作時間的方式，促進企業工作效率及運行效率的提升。為此，企業應著手進行三級故障報警系統的設置，以大幅提升PLC自動控制系統的可靠性。

這一系統中，一級報警系統主要用于設備日常檢測工作，指示燈分布于各控制面板上，在控制器正常運行時指示燈常亮，在內部運轉出現問題時指示燈以閃爍形式向工作人員報備故障。而為使警示工作精確化，應以并聯方式連接指示燈，并接裝控制開關，開關閉合時指示燈應是全亮狀態，在發生問題時則顯示為部分不亮。二級故障報警裝置、三級故障報警裝置則分別設置于操作室及信號箱內，二級故障負責對具體設備的工作狀態進行監控，而其對設備內部各元件工作狀態的警示，同一級報警裝置相一致。三級故障報警則對PLC系統的整體行為進行監測，在系統發生故障時，傳輸信號會與預定信號相異，這時三級報警就會發揮作用。三級報警系統警示的問題較為嚴重，因此進行檢修時應予以重視，并視情況決定是否讓PLC系統整體停止工作還是暫時帶故障運行。

結語：PLC自動控制系統優點眾多，也在近些年來有著越來越廣泛的應用空間，但在陸續的使用過程中，也有著可靠性降低的問題，本文從信號傳輸、執行機構兩方面提出了加強可靠性的具體舉措，并提出應加強故障報警系統，以促進相關故障的早發現、早解決。

參考文獻：

[1]林海文.解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用[J].中國設備工程，2020（10）：97-98

[2]蒙功樹.基于PLC電液比例變量泵的控制系統設計[J].液壓氣動與密封，2020（08）：50-52

[3]后德文.電氣設備自動化控制中PLC技術的應用[J].電子測試，2020（18）：106-107

作者簡介：張新亮（1981.01-）男，碩士，講師，研究方：電力電子、計算機仿真、數控加工、PLC技術、材料熱處理、智能控制等