大連民族學院 李 明 邵 強

1.引言

當今工業(yè)發(fā)展的一個明顯趨勢是自動化程度的提高，其目的是提高生產(chǎn)的效率，精度和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應用最廣泛的是可編程邏輯控制器簡稱PLC。PLC可編程控制器由于抗干擾能力強，可靠性高，編程簡單，性能價格比高，在油田自動控制領域得到越來越廣泛應用。工業(yè)控制機作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件，選用主控實時監(jiān)視界面，實現(xiàn)各控制點的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動報警，還可顯示查詢歷史事件記錄，系統(tǒng)各主要部件累計運行時間，各裝置工藝流程圖，各裝置結(jié)構(gòu)圖等。

2.控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因

2.1 造成現(xiàn)場輸入PLC信號出錯的主要原因

2.1.1 機械設備本身的問題

由于機械設備本身的問題（這里的問題指的是機械老化、蟲鼠的破壞），致使輸送信號線產(chǎn)生故障，從而導致現(xiàn)場的信號無法傳送給PLC自動控制系統(tǒng)，得控制出現(xiàn)錯誤，進而導致通信系統(tǒng)無法正常工作，不能利用PLC自動控制系統(tǒng)的屬性特性，不能通過PLC自動控制系統(tǒng)完成對數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換與加載。

2.1.2 機械觸點抖動

現(xiàn)場信號不能傳送至PLC自動控制系統(tǒng)會導致控制出錯，機械觸點的抖動，雖然現(xiàn)場觸點只是閉合一次，PLC卻以為已經(jīng)閉合多次，硬件雖然加入濾波電路，軟件增加了微分指令，但是因PLC的掃描周期過短，仍然會在計數(shù)、移位、累加等指令當中出現(xiàn)錯誤，造成控制結(jié)果出錯。各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關的沒能關到位，由于執(zhí)行機構(gòu)沒能按PLC的控制要求動作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。

2.1.3 現(xiàn)場變送器、機械開關自身出故障

若觸點的接觸不良，變送器會反映現(xiàn)場的非電量偏差較大或者無法正常進行工作等，以上故障同樣會導致控制系統(tǒng)無法正常的工作。

2.2 造成執(zhí)行機構(gòu)出錯的主要原因

(1)控制負載的觸點無法可靠動作，即使PLC 發(fā)出了具體動作指令，但是執(zhí)行機構(gòu)未能按照要求動作；

控制變頻器的起動，因為變頻器本身出現(xiàn)故障，變頻器所帶的電機未能按照要求工作。

(2)各指定的電動閥或電磁閥該開的卻未打開，該關的未關到位，因為執(zhí)行機構(gòu)未能按照 PLC的具體控制要求動作，導致系統(tǒng)無法正常的工作，進而使系統(tǒng)的可靠性降低。要提高整個控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號的可靠性和執(zhí)行機構(gòu)動作的準確性，否則PLC應能及時發(fā)現(xiàn)問題，用聲、光等報警信號提示給操作人員，盡快排除故障，保證系統(tǒng)安全、可靠地運行。

(3)在系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，PLC的編程問題是非常重要的，對用戶而言應了解PLC產(chǎn)品的軟件功能及其編程器。在通常情況下，小型控制系統(tǒng)的簡易編程器在價格上一般比較便宜，但如果是系統(tǒng)較大或多臺PLC共用時，應采用可靠性高、編程方便的圖形編程器。假如有個人計算機，可以選用能在個人計算機上運行的編程軟件包。同時，為了防止因干擾、鋰電池電壓下降等原因破壞 RAM中的用戶程序，可以采用EEP——ROM模塊作為外部設備。

3.提高PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的措施

3.1 建立完善的故障報警系統(tǒng)

在設計自動控制系統(tǒng)的過程中，一般設計三級故障的報警系統(tǒng)。一級設置在具體控制現(xiàn)場的各控制柜面板間，通過指示燈來指示設備是處于正常的運行狀態(tài)，還是故障狀態(tài)，當設備運行正常時對應的指示燈亮，當該設備運行出現(xiàn)故障時指示燈會以1Hz的頻率不斷閃爍。二級故障的顯示設置是在中心控制室的人機接口監(jiān)視器上，在設備存在故障時，有文字對故障類型，工藝流程進行顯示。 三級故障的顯示設置在中心控制室的信號箱之內(nèi)，若設備出現(xiàn)了故障，信號箱將會通過聲、光等報警方式來提示工作人員，使其能對故障及時進行處理。在處理故障時，又對故障進行了進一步分類，有的故障會使系統(tǒng)運行停止，但有的故障卻對系統(tǒng)工作的影響不大，系統(tǒng)能夠帶著故障運行，故障能在運行過程中排除，這樣就會極大地縮短整個系統(tǒng)的停止運行時間，進而提高系統(tǒng)的可靠性運行水平。

3.2 加強PLC自動控制系統(tǒng)輸入信號的可靠性

首先要保證所選擇的變送器與各種開關的可靠性，避免各種原因造成傳送信號線的短路、斷路或者接觸不良問題。PLC采用的是梯形圖編程，它在解算邏輯方面表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，它的原理是把所有的輸入都當成開關量來處理，PLC自動控制系統(tǒng)可靠性輸入信號作為模擬量，通過計算，將最終結(jié)果傳送給控制器。通常加強PLC自動控制系統(tǒng)可靠性輸入信號從分析角度著手，分析的具體指標在PLC自動控制系統(tǒng)信號數(shù)據(jù)倉庫中體現(xiàn)在數(shù)額、時長等方面。加強PLC自動控制系統(tǒng)可靠性輸入信號的主界面顯示的是各種平均水平，具體的分析主題可以通過主界面進行一些功能模塊選擇，主要分為流向分析、時段分析，分析功能模塊?？诹钸M行統(tǒng)一管理，做到職能化、合理化、科學化。

3.3 方案的選擇和控制元件的選用

在選擇方案時，應考慮盡量減少控制元件數(shù)、接點數(shù)和焊點數(shù)，以降低系統(tǒng)的失效率。采用可編程控制器(PC)來代替由繼電器等組成的控制柜可以提高系統(tǒng)的可靠性。在比較可編程序控制器和繼電器控制柜兩種方案時，除了購置價格以外，還應充分估計前者在提高可靠性、縮短開發(fā)周期和減小工作量以及節(jié)省維修時間等有利因素。

正確選用控制元件的品種、規(guī)格是提高元件使用可靠性的關鍵。為此必須深入確切地了解和分析機床對電氣控制系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)對控制元件的要求。并且收集和消化控制元件制造廠提供的技術材料，如果這些資料不能滿足選用的要求時，機床制造廠可按實際使用的條件對控制元件進行試驗以確定是否合用。由于選用不當影響可靠性的例子有：忽視輸入或輸出的機械參數(shù)，例如選電磁鐵時未考慮所拖負載的力——行程特性，選限位開關時未考慮撞塊速度；選接觸器時未考慮點動、反接制動的工作方式；選繼電器時未考慮能做到可靠接觸的額定最低工作電壓和額定最小工作電流；選短路保護電器(包括熔斷器)時未考慮對接觸器等觸頭的保護；選控制變壓器時未考慮漏阻抗在電磁系統(tǒng)起動電流情況下的壓降等。

4.結(jié)語

隨著自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴大，對PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性問題與其設計方案的探究，在新世紀技術發(fā)展的今天是十分必要的。因此，針對PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性研究已經(jīng)成為目前的熱點，PLC自動控制系統(tǒng)對于提高競爭力具有顯著作用。PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大必將使傳統(tǒng)的嵌入式控制器不斷被PLC控制系統(tǒng)（或PLC取代式控制器）所取代，遂發(fā)展成為一個穩(wěn)定性更高的系統(tǒng)。

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