基于PLC的自动控制系统的故障检测方法探析0园林工具

基于PLC的自动控制系统的故障检测方法探析

基于PLC的自动控制系统的故障检测方法探析 随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而其功能却大大增强，目前，在先进工业国家中，PLC已成为工业控制的标准设备。因其具有运行稳定可靠、可实现三电一体化、编程简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等特点，应用而几乎覆盖了所有工业企业，诸如冶金、化工、电力、机械制造、交通、娱乐等各行各业，跃居现代工业自动化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD／CAM)的主导地位。 可编程控制器PLC是机电设备控制系统的重心。机电设备在工作过程中可能山现各种故障或者误操作，这就会导致各类事故或者损失，因此务必要时刻保证机电设备的控制系统的稳定运转。通常情7兑下导致设备故障山现的原因，是系统的检测设备故障或是控制元件的故障，另外还有其他可能就是控制系统内部的逻辑错误问题。 通过故障自动检测和处理软件的设计，能够实现对系统故障的白检测和白处理。在具体的工序上，第一步是控制器本身的功能白检，在系统白检的过程中，操作人员要不停地观察，做到对控制器的功能情7兑有伞而了解：第二步是动态检测，即对系统程序进行实时的动态的跟踪检测：最后一步是及时有效地处理发现的故障，先将故障进行分类，然后有针对性地进行处理，最大化地减少和避免故障带来的影响和损失。1 PLC基本结构及工作原理1．1 P LC的基本结构 1．2 P LC的工作原理 PLC与微机在其工作方式上有着诸多的差_片，但是在其基本结构上确是相似的。简单来说，微机一般采用等待命令的工作方式，即操作人员不操作，微机就不处理、不运算。而PLC则采用循环手]描的工作方式。即程序输进以后，不再需要操作人员分布操作。对每个循环，PLC首先手]描输入信号到输入暂存器，然后CPU从第一条指令开始向下执行，将结果送到输山暂存器，直至执行到结束符后，将输山暂存器中的结果输山到输山电路，控制工作设备，这样就完成一个循环。 PLC再重新手]描新的输入信号到输入暂存器，再重复执行程序，再有新的输山，就这样不断循环工作。 每一个循环称为一个手]描剧期。手]描剧期的长短主要取决于以下因素： (1)CPU执行指令的速度： (2)执行每条指令占用的时间： (3)程序中指令条数的多少。2 系统功能自检 这一过程包括以下5个步骤： (1)指示灯测试。首先进行控制器白检，然后进行指示灯测试，在此步骤t rig,S El通过之后，启动PLC软件，看其是否运行止常，及时发现各类指示以及其输出通路是否存在故障问题，并有效地排除问题，保障设备的止常运转。 (2)控制开关测试。等指示灯测试川页利通过之后，进行控制开关测试，在这个环节，操作人员需要逐一接通测试控制而板上的按钮开关，检查各个输入通路是否止常，从而有效完成测试子程序工作情兑的测试。 (3)反馈信号通路测试。在通过了前一步骤之后，要及时对输入输山等效器进行检测，启动白检程序完成反馈信号通路测试，至此第三步骤ttl页,N通过。 (4)控制信号通路测试。在进行这一测试过程中，要逐一对PLC的输山端口输山各类信号，检测其信号发射情7兑以及反馈情7兑，伞而了解控制信号的情7兑，保证控制信号通路的稳定性。 (5)控制程序测试。待之前的各个测试步骤伞部完成之后，在伞而了解各个输入输山元件及整个电路的状态之后，启动白检程序伞而检查实际控制程序的状态，这时候暂不做任何的实际输山，并验证控制程序的止确性和稳定性。3 故障动态检测 PLC系统中各种控制元件、敏感元件及控制器，都可能会导致整个系统的故障和错误，因此就必须要做到及时检测、发现故障，并在第一时间解决处理，动态检测软件就能够实现这一功能。 这个控制系统简单来说，就是一个系统状态的川页序控制过程，由于PLC本身有一个剧期扫描运行机制，其中包含了3个功能模块，分别是输入信号检测模块、系统状态转换模块以及输山信号转换模块，依次完成对外部各模拟量和开关量反馈信号的检测及转换，检查各类信号、历史状态以及实际要求等，保证系统状态的稳定性，然后在此基础上确定各个控制信号的状态，保证设备运转止常。至此，PLC完成了一个完整的扫描剧期。待扫描完成后，自动对输山端口进行刷新，保证系统的控制稳定。3．1输入信号相容性检查 通常引起控制器外部输入信号不稳定的原因，为噪声、干扰以及开关的误动作等。由于输入信号山现错误导致的程序判断错误屡见不鲜，严重的会造成事故，因此务必要在PLC对输入信号检测之后，及时检查输入信号的相容性、包含开关信号之间的状态是否矛盾、开关量信号与模拟量信号之间是否一致、模拟量值的变化范围是否止常、以及各信号的时序关系是否止确等等。 举例来说，PLC在一个手]描倒期当中，如果山现两个状态相反的开关信号，如不同时为l或者不同时为0的情7兄，就要首先分析开关信号间的逻辑关系，由此判断传感元件或电路是否山现问题。比如一个维修案例中的两个输入信号为X0001 0和X0001 1，06400为系统复位信号，3000为故障标志位，当两个输入信号同时为“0”或同时为“l”时，3000标志为“l”，对此信号进行锁存，以便故障处理程序进行查询。3．2系统状态止确性检查 PLC控制系统是一个川页序控制系统，因而其输入信号的转换稳定性，决定了系统状态的稳定情7兑。因此保证其状态转换的止确性和稳定性，是加强系统控制过程稳定的关键要素。主要的检测项目，就是对测试系统状态的序列止确与否进行核查。除此以外，还有当前状态与外部输入信号的状态，是否存在矛盾问题等等。还有一类问题是“多一”，即系统同时执行两个状态，这种情7兑极容易山现输山控制信号逻辑混乱的问题，并由此产生不可控制的结果。因此，要严格控制开关信号的输山，避免系统山现此类问题。对系统是否山现了多状态同时执行的问题，可以运用软件进行有效地检测，通过编制检测结果的梯形逻辑图来完成检测。3．3输山信号止确性检查 要伞而保证控制信号的止确性，就要检查输山信号的状态以及控制过程之间的逻辑关系，在控制程序的执行过程中，要保证控制信号的止确性和稳定性，之后才可以对PLC输山端口的信号进行刷新，最大化地避免错误信号的输山，防．l卜山现各类故障。 总之，要对输入信号和输山信号都做好伞而的检查，伞而测试和核查各信号之间逻辑关系的止确性以及时序关系的止确性，保证系统的稳定性，伞而保障设备运转状7兄的止常。 如某一控制信号发山后，在一定时间内执行机构应该动作并到位，但如果时间已到，PLC并未接收到到位信号，则说明系统中存在此类故障。程序检测显示，其中：Y00100为输山的控制信号，TIME001为计时器，当计时器记录时间限度到时，若机构到位信号仍未发山，则置故障标志位为“1”并锁存。4 跟踪检测法PLC系统的自动跟踪检测模式，是一种能够实时对系统控制过程进行跟踪和检查的控制手段。首先，系统会将整个控制过程分成若干个步骤，然后检查步骤之间的联锁情7兄，一旦联锁条件不满足，就会及时的发现系统中故障问题。一般情7兄下，其中一个环节山现问题，就会导致系统运转的停．l卜，然后系统自动关闭运行系统，立即启动故障检测程序，对这一环节的联锁条件进行核查，发现故障问题及时解决，并提醒设备维护人员对其进行检修。当然这种跟踪检测法的程序设计是复杂的，但是明显比之前的故障检测方法要先进得多。 总之，在对控制系统进行检查时，要按照实际情7兄选用适当的方法，必要时可以多种方法进行有机的结合，以此收到最好的效果。5 故障的分级处理 对故障信息是通过分级进行处理的： (1)第一级故障。这是最严重的一种故障情7兄，容易发生不堪设想的后果，比如前而提到的“多一”故障，这时候必须要立即停机，马上用声光报警通知相关操作人员。系统中的故障检测软件判断为一级故障之后，会自动的直接控制和指挥PLC输山端口，并白启动故障处理模块。 (2)第二级故障。会对系统的控制过程产生一定的影响，这种情7兑软件无法做到白行纠止和处理，就会启动暂停，将各个输山端口设置为初始状态，并及时的发山声光报警通知相关操作人员，待操作人员对设备进行有效的控制和处理之后，再继续执行相关的程序。 (3)第三级故障。这类故障止常不对控制过程产生即时的影响，且系统本身的故障处理程序可以在后台白行纠止处理相关问题，并有效地自动屏蔽错误信号，及时报警方式操作人员，如果故障仍然没排除，则启动故障升级处理模式。 (4)第四级故障。这类故障通常为一般的小错误或者_片常情7兑，不会产生什么影响，对其处理方式，也通常是准确的记录，然后向操作人员报告，其控制程序的运行不受影响。6 结束语 在对PLC自动控制系统进行故障检测时，选用适合的软件进行处理是个很好的方案，能够切实提高系统的可靠性和容错能力，最大限度地减少甚至避免系统山现的各类故障，减少经济损失。本文中所提到的几种故障检测方法，尤其以梯形图软件的设计检测最为经济和方便，其白检测和白处理功能都非常卓著，曾经在数次大型机电设备控制系统设计中获得了成功，因此可以推广应用。

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