PLC 的动态系统故障诊断及运行方法

陈全欣 白峰

华能莱芜发电有限公司检修部 山东莱芜 271102

PLC 就是可编程序控制器的简称，它综合了互联网技术，自动控制技术以及通信技术，操作的基础是微型处理器，在工业方面，它是一种新型的控制装置，如今随着科技的发展，在电力等工业生产方面有着广泛的应用，当然随着这项控制器的出现，也出现了一系列的问题，比如怎么实现当系统出现故障时，快速的进行处理恢复，如何当一个控制系统环节出现故障时，其他控制环节正常运行[1]。容错技术是改变这些现状的关键，下面就对PLC 的动态系统故障诊断及运行方法做出了详细的介绍。

1 PLC 的动态系统故障诊断

在PLC 整个控制系统中，输入元件，执行的设备，控制设备等都可能出现故障，所以在系统中我们要及时的发现故障并判断出故障类型，及时对故障做出解决。

1.1 PLC 故障诊断的方法

故障诊断原理是把设备被控制的结果和理想运算中的结果进行比较，如果一旦发现出现了异常现象，就会对故障运用它的逻辑运算功能进行简单的处理，或者是运用其它方式进行故障报警。故障诊断的方法多种多样，有逻辑故障检测法和超时限故障检测诊断法等。

其中超时限故障检测诊断法是最常用的一种故障诊断方法，顾名思义，就是如果这项工作超过了预期的时间，就会产生报警系统，认定为该设备出现了故障。所以可以设定一个定时器，如果真实的工作时间比预期的工作时间长25%，就认定该控制设备出现了故障，定时器表现的信号就是故障报警信号，除了用于对故障的诊断以外，还可以做到对设备的保护，比如说电梯在运行中如果电流继电器电流过大，继电器发生了失灵的现象，那么就会带动电动机的损坏，运用超时限故障检测方法，可以避免故障的发生。

1.2 PLC 的故障等级以及处理方法

首先是一级的故障，当出现一级故障时，要求操作人员立刻停止控制设备的运行，当检测软件检测到故障发生时，直接控制PLC 输出软件。其次是二级的故障，主要是针对的那些软件没有办法进行修复的故障，检测软件检测到故障发生，输出元件立即暂停，操作人员进行修复工作。对于简单的三级故障，当故障发生时，首先由软件进行自我修复处理，对操作人员做出声音的警示，当系统继续出现错误故障时，那么该故障则会升级为一二级故障。四级故障指的就是出现的简单性的异常现象，稍微偏离了理想状态，这时候会对操作人员做出指示，继续恢复设备正常运行工作。

以上的处理方法，单单是对故障做出警报，要想真正的在故障发生时，能够继续使控制系统正常运行，就需要用到容错技术。

2 容错技术

一整套系统在运行时一个或者多个部件出现故障，这个时候系统就需要及时的采取相应的措施来维修这些故障，来保证它整套系统的功能不会出现错误，保证整套系统的持续运行，维持高效的输出，可靠的系统。

2.1 容错控制器的分类

容错控制器分为两种，主要设计有硬件冗余法和解析冗余法。硬件冗余法依靠备份重要部件和易发生故障的部件来提升系统的容错率，依靠硬件冗余法也有着很明显的弊端，就是让整套系统的成本提升了，系统的结构，重量和占用的空间也相应的增加；同时在一些环境下时这种技术不能得到好的利用，效果不佳，例如在极复杂的大型系统中，硬件冗余技术就很难得到利用，但是在当前的环境下，硬件价格降低，硬件冗余和解析冗余相结合的综合容错控制也就成了大多数系统的选择。系统的整体由许多个部件组成。系统工作时如果某一个部件失效或损坏的话，靠着系统整体的相关性，部件之间都有的联系，利用其他部件发挥作用，来承担故障部件的部分甚至全部作用，这就是解析冗余技术[2]。

2.2 重构容错控制

解析冗余的容错控制一共有两个类别，一种控制是重构容错控制，另一种控制是鲁棒容错控制，现在常用的是重构容错控制，接下来着重介绍重构容错控制的定义以及控制方式。

动态故障诊断以及对控制器的重构是重构容错控制的两个主要方面，它的工作原理是故障诊断软件进行对设备定时定点的检测，当控制系统工作环境产生变化时，该控制系统能够正常运行工作，保证控制器的稳定性。

作为在线控制的其中一种，重构容错控制在日常情况下都有两类，一类是当系统的故障部位不太确定，不能在进行故障修补的情况下，根据仪器检测到的具体故障状态来进行控制器和补偿装置的重新设计称之为在线重构，而另一种是适用在可能出现的故障已经能够知道具体位置，可以事先进行对于故障的离线确定，这种情况可以按照故障的检测结果来进行容错控制器的安装，直接将控制器安装在预先设计好的位置就行了。

根据分析就可以看出来，重构容错控制在设计上面要做到实时和准确，对于故障要做到及时的反应和排除。这种重构的设计策略就在于最优控制，模糊控制等兼备。

本文具体分析了PLC 控制系统的工作特点，充分严谨的考虑到了系统可能发生的所有故障类别。，根据具体的故障诊断结果来设计编写出新的控制输出点，实现利用模块化的操控系统屏蔽系统故障点，保证整套系统的继续运行[3]。但是也有着一些弊端，主要就是这种方法太多依赖故障检测机制，如果故障发生后，检测机构不能及时的发现故障，甚至没有发现故障，那么整个系统都会效率低下，甚至损坏。

3 结语

随着控制系统在各个工业领域的广泛应用，PLC 动态控制系统就是一种新型的控制系统，我们应该加大对控制系统故障诊断的重视，容错技术可以避免故障的发生，还可以在故障发生时有效的避免整个系统出现问题，从而提高整个控制系统的可靠性。本文主要针对控制系统的特点，指出了PLC 故障诊断方法，以及故障等级和处理方法。详细的介绍了容错技术，介绍了容错控制器的分类，重构容错控制的定义和它的控制方法，保障控制器在新的工作状态下正常运行工作。