PLC自动控制系统可靠性研究

摘要：伴隨着我国工业体系的迅速发展，各类自动化系统也随之不断得到应用，PLC自动控制系统对继电器控制器、可编程控制器具备的突出之处进行了综合，并形成了一整套完备的控制体系。但由于PLC自动控制系统在硬件设备使用及数据传输过程中容易发生错误，致使其可靠性有所不足，故而本文对如何促进PLC自动系统可靠性提升进行了较为系统的分析。

关键词：PLC自动控制系统;可靠性研究;报警系统

引言：

较为典型的PLC控制系统由中央控制单元展开控制，中央控制单元通过分析动态查询、故障原因等信息，对PLC的选用做出决定，而由于信息传输、共享工作的进行都是借助数字信号输入输出的方式来予以实现，这时如若数字信号输入端发生错误，便会造成输出端结果同样发生错误。

一、PLC自动控制系统可靠性研究的意义

PLC自动控制系统正在工业现场控制过程中得到越来越普遍的应用。PLC也即可编程控制器，作为核心为微处理器的通用工业自动控制设备，PLC面向用户和生产过程，具备易于扩展、操作灵活、适应性强等优点，在机电一体化、自动化的诸多领域被应用。而在工作环境恶劣、保护程序不当使用、发生危急状况时，PLC的正常运行都会受到影响，甚至导致设备损害的情况发生，故而，促进PLC自动控制系统可靠性的提升，对于工业生产的稳定与安全而言意义重大。[1]

二、PLC自动控制系统可靠性降低的原因

PLC自动控制系统可靠性降低的原因主要集中在现场输入信号出错、执行机构出错这两方面，其中传输信号线、机械开关、机械触点发生问题，是设备发生故障进而使输出信号出错的主要原因。传输信号线的多次反复拉扯、缺乏定期维护，都会使传输信号线发生短路或断路，使得现场信号无法传输，而机械开关、变送器发生短接，机械触点发生抖动等情况，也会让信号传输发生问题。而执行机构中控制变频器、接触器、电动阀、电磁阀等零部件一旦发生故障，也都会让信号执行过程难以完成。[2]

三、提升PLC自动控制系统可靠性的举措

（一）提升输入信号可靠性

各元器件不能有效工作是PLC自动控制系统发生故障的主要原因，如信号线老化、老鼠啃噬等原因带来的信号断路、断路，内部元件故障带来的执行机构失能等情况。故而促进PLC自动控制系统可靠性提升的首要举措在于应用质量较好的电气元器件，并应经常性展开电气元器件的保养维护工作，以确保元器件使用寿命的尽可能延长。而在规避机械触点抖动问题时，可通过在机械触点梯形图中增加数字滤波的方式降低相关问题的发生风险。增加数字滤波后，只有在机械触点完全处于闭合状态时，计时器才会记录触点闭合情况，这将大为降低系统记录出错几率。[3]

（二）提升执行机构可靠性

PLC自动控制系统一般以接触器来对负载进行控制，故而在判断接触器是否发生故障时，主要通过闭合接触器后负载的启动情况、接触器释放后负载的停止情况进行确认，这一过程一般通过传输线操作来进行。通常情况下，接触器运转正常时，计时器时间会同计算器中断时间保持一致，但如若时间不一致时，则可证实接触器发生故障，这时指示灯会亮起，以便对工作人员进行提醒。对电动阀门故障的检测工作同样以计时器为基础进行，在对电动阀门进行开启及关闭操作时，需为计时器设置延时时间，这时如若计时器显示时间长于电动阀门到位时间，说明电动阀门有故障发生，工作人员应及时对电动阀门进行故障检查，并展开维修。

而在对PLC自动控制系统是否发生故障进行判断时，有时通过观察便可以对故障情况做出判断。如对位移控制进行判断时，由于两点间有着已知距离，故而在各其他条件部队位移控制构成影响时，基于被控物体的已知速度，便可简单计算位移速度，这时如若PLC控制系统得到的数字信号同估算数据发生过大差距时，便能够确定故障发生，接下来应当考虑故障发生原因是在位移开关，还是传输信号线。这一过程也能够通过外部观察予以完成，如可查看液位计度器上的数据，如若同估算数据一致，则应首先考虑信号传输线发生故障，如若相差很大，则应优先对限位开关工作状况进行确定，并依照故障报警系统提示展开维修，如若维修完成后故障仍然无法排除，再对信号传输线进行检修。

（三）完善故障报警系统

造成PLC自动控制系统可靠性降低的主要原因在于数字信号传输与执行机构发生的故障，这些故障的发生情况可通过多种形式进行判定，但如若故障报警系统能在故障发生时即给予各类信息提示，则无疑会大幅降低日常维修养护及发生故障时检修工作的操作难度，也能够促进运营成本的大幅降低，并可通过延长系统工作时间的方式，促进企业工作效率及运行效率的提升。为此，企业应着手进行三级故障报警系统的设置，以大幅提升PLC自动控制系统的可靠性。

这一系统中，一级报警系统主要用于设备日常检测工作，指示灯分布于各控制面板上，在控制器正常运行时指示灯常亮，在内部运转出现问题时指示灯以闪烁形式向工作人员报备故障。而为使警示工作精确化，应以并联方式连接指示灯，并接装控制开关，开关闭合时指示灯应是全亮状态，在发生问题时则显示为部分不亮。二级故障报警装置、三级故障报警装置则分别设置于操作室及信号箱内，二级故障负责对具体设备的工作状态进行监控，而其对设备内部各元件工作状态的警示，同一级报警装置相一致。三级故障报警则对PLC系统的整体行为进行监测，在系统发生故障时，传输信号会与预定信号相异，这时三级报警就会发挥作用。三级报警系统警示的问题较为严重，因此进行检修时应予以重视，并视情况决定是否让PLC系统整体停止工作还是暂时带故障运行。

结语：PLC自动控制系统优点众多，也在近些年来有着越来越广泛的应用空间，但在陆续的使用过程中，也有着可靠性降低的问题，本文从信号传输、执行机构两方面提出了加强可靠性的具体举措，并提出应加强故障报警系统，以促进相关故障的早发现、早解决。

参考文献：

[1]林海文.解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用[J].中国设备工程，2020（10）：97-98

[2]蒙功树.基于PLC电液比例变量泵的控制系统设计[J].液压气动与密封，2020（08）：50-52

[3]后德文.电气设备自动化控制中PLC技术的应用[J].电子测试，2020（18）：106-107

作者简介：张新亮（1981.01-）男，硕士，讲师，研究方：电力电子、计算机仿真、数控加工、PLC技术、材料热处理、智能控制等