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上海贊國(guó)自動(dòng)化科技有限公司

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  文章對(duì)PLC自動(dòng)控制可靠性問(wèn)題進(jìn)行了較深入研究，提出了可靠性運(yùn)行的。實(shí)踐證明這些的采用對(duì)的可靠性是行之有效的。

    關(guān)鍵詞：可靠性 PLC 自動(dòng)控制

    1、引言

    可編程控制器由于抗能力強(qiáng)，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高，在工業(yè)控制領(lǐng)域越來(lái)越廣泛應(yīng)用。

    工業(yè)年月機(jī)作為控制單元，配有組態(tài)，選用大屏幕實(shí)時(shí)界面，實(shí)現(xiàn)各控制點(diǎn)的動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動(dòng)，還可顯示查詢(xún)歷史事件記錄，各主要部件累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，各裝置工藝流程圖，各裝置結(jié)構(gòu)圖等?？刂茊卧拖挛粰C(jī)PLC之間采用串行通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通常距離在1000m以?xún)?nèi)選用485雙絞線通訊，較常距離可選用光纖通訊，更長(zhǎng)距離也可選用無(wú)線通訊。下位機(jī)選用PLC控制，根據(jù)控制對(duì)象的，控制對(duì)象的范圍，可選用一臺(tái)或多臺(tái)PLC進(jìn)行控制，PLC之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡(jiǎn)單、靈活，因此越來(lái)越受到人們。

    2、控制可靠性的主要原因

    雖然工業(yè)控制機(jī)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(kāi)關(guān)量出現(xiàn)錯(cuò)誤，模擬量出現(xiàn)較大偏差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有按要求，這些都可能使控制出錯(cuò)，造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

    影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC出錯(cuò)的主要原因有：

    1)造成傳輸線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害），當(dāng)傳輸線出故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法傳送給PLC，造成控制出錯(cuò)；

    2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，微分指令，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果；

    3)現(xiàn)場(chǎng)變送器，機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)不良，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會(huì)使控制不能正常工作。

    影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有：

    1)控制負(fù)載的不能可靠，雖然PLC發(fā)出了指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要求；

    2)控制變頻器起動(dòng)，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒(méi)按要求工作；

    3)各種電動(dòng)閥、電磁閥該開(kāi)的沒(méi)能打開(kāi)，該關(guān)的沒(méi)能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)能按PLC的控制要求，使無(wú)常工作，了可靠性。要整個(gè)控制的可靠性，必須輸入的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性，否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，用聲光等辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓、可靠、正確地工作。

    3、設(shè)計(jì)完善的故障

    在自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了故障復(fù)位/燈按鈕，運(yùn)行任何時(shí)間按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)有指示等不亮說(shuō)明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類(lèi)型，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室箱內(nèi)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，箱將用聲、光提示工作人員，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類(lèi)，有些故障是要求停止運(yùn)行的，但有些故障對(duì)工作影響不大，可帶故障運(yùn)行，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大整個(gè)停止運(yùn)行時(shí)間，可靠性運(yùn)行水平。

    4、輸入可靠性研究

    要現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開(kāi)關(guān)，防止各種原因引起傳送線短路、斷路或不良。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)字濾波程序，輸入的可信性。

    在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和要的響應(yīng)速度確定，一般在幾十ms，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)閉合后，才有其它響應(yīng)。模擬濾波可采用圖2b 程序設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬連續(xù)采樣3次，采樣間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和該模擬變化速率決定。3次采樣數(shù)據(jù)分別存數(shù)據(jù)寄存器DT10、DT11、DT12中，當(dāng)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、數(shù)據(jù)段比較指令去掉大和小值，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存數(shù)據(jù)寄存器DT0中。

    讀入PLC現(xiàn)場(chǎng)的可靠性還可利用控制自身特點(diǎn)，利用之間關(guān)系來(lái)判斷的可信程度。如進(jìn)行液位控制，由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的，進(jìn)液或出液的閥門(mén)開(kāi)度和壓力是已知的，在一定時(shí)間里罐內(nèi)變化高度大約在什么范圍是知道的，如果這時(shí)液位計(jì)送給PLC的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大，判斷可能是液位計(jì)故障，通過(guò)故障通知操作人員檢查該液位計(jì)。又如各儲(chǔ)罐有上下液位極限保護(hù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)出給PLC，這個(gè)是否真實(shí)可靠，在程序設(shè)計(jì)時(shí)我們將這和該罐液位計(jì)對(duì)比，如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置，說(shuō)明該是真實(shí)的；如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置，判斷可能是液位極限開(kāi)關(guān)故障或傳送線路故障，同樣通過(guò)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了上述，大大了輸入的可靠。

    5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究

    當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確地輸入給PLC后，PLC執(zhí)行程序，將結(jié)果通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。怎樣保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按控制要求工作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有按要求工作，怎樣發(fā)現(xiàn)故障？我們采取以下措施：當(dāng)負(fù)載由器控制時(shí)，啟動(dòng)或停止這類(lèi)負(fù)載轉(zhuǎn)為對(duì)器線圈控制，啟動(dòng)時(shí)器是否可靠吸合，停止時(shí)器是否可靠釋放，這是我們關(guān)心的。

    X0為器條件，Y0為控制線圈輸出，X1為引回到PLC輸入端的器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于器時(shí)間。R0為設(shè)定的故障位，R0為ON表示有故障，做處理；R0為OFF表示無(wú)故障。故障具有記憶功能，由故障復(fù)位按鈕。

    當(dāng)開(kāi)啟或關(guān)閉電動(dòng)閥門(mén)時(shí)，根據(jù)閥門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間不同，設(shè)置延時(shí)時(shí)間，經(jīng)過(guò)延時(shí)檢測(cè)開(kāi)到位或關(guān)到位，如果這些不能按時(shí)準(zhǔn)確返回給PLC，說(shuō)明閥可能有故障，做閥故障處理。程序設(shè)計(jì)如圖3b 所示。X2為閥門(mén)開(kāi)啟條件，Y1為控制閥輸出，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于閥開(kāi)啟到位時(shí)間，X3為閥到位返回，R1為閥故障位。

    6、結(jié)論

    我們?cè)趧倮吞飫倮捎蛷S勝砣注聚站自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中采用了以上，經(jīng)過(guò)近2年的運(yùn)行證明這些的采用對(duì)可靠性運(yùn)行是行之有效的。