**答辯
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凌璟目錄
一、引言3
二、控制系統可靠性降低的主要原因4
三、設計完善的故障報警系統5
四、輸入訊號可靠性研究6
五、執行機構可靠性研究7
六、結論8
提高plc自動控制系統可靠性的**
1、引言
可程式設計控制器，簡稱plc（programmable logic controller）,是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在2023年國際電工委員會（international electrical committee）頒布的plc標準草案中對plc做了如下定義：「plc是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。
它採用可以編制程式的儲存器，用來在其內部儲存執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種型別的機械或生產過程。plc及其有關的外圍裝置都應該按易於與工業控制系統形成乙個整體，易於擴充套件其功能的原則而設計。」
plc發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用於各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的資料運算能力，可用於各種數字控制領域。
近年來plc的功能單元大量湧現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業控制中。加上plc通訊能力的增強及人機介面技術的發展，使用plc組成各種控制系統變得非常容易。
高可靠性是電氣控制裝置的關鍵效能。可程式設計控制器由於抗干擾能力強，可靠性高，程式設計簡單，效能**比高，在工業控制領域得到越來越廣泛應用。
工業年月機作為**控制單元，配有組態軟體，選用大螢幕實時監視介面，實現各控制點的動態顯示、資料修改、故障診斷、自動報警，還可顯示查詢歷史事件記錄，系統各主要部件累計執行時間，各裝置工藝流程圖，各裝置結構圖等。**控制單元和下位機plc之間採用序列通訊方式進行資料交換，通常距離在1000m以內選用485雙絞線通訊方式，較長距離可選用光纖通訊，更長距離也可選用無線通訊方式。下位機選用plc控制，根據控制物件的多少，控制物件的範圍，可選用一台或多台plc進行控制，plc之間資料交換是利用內部鏈結暫存器，實現資料交換和共享。
由於plc對現場進行實時監控具有很高的可靠性，且程式設計簡單、靈活，因此越來越受到人們重視。
2、控制系統可靠性降低的主要原因
控制系統可靠性降低的主要原因有多種可能性，雖然工業控制機和可程式設計控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給plc的開關量訊號出現錯誤，模擬量訊號出現較大偏差，plc輸出口控制的執行機構沒有按要求動作，這些都可能使控制過程出錯，造成無法挽回的經濟損失。
影響現場輸入給plc訊號出錯的主要原因有：1、造成傳輸訊號線短路或斷路（由於機械拉扯，線路自身老化，連線處鬆脫等），當傳輸訊號線出故障時，現場訊號無法傳送給plc，造成控制出錯。2、機械觸點抖動，現場觸點雖然只閉合一次，plc卻認為閉合了多次，雖然硬體加了濾波電路，軟體增加微分指令，但由於plc掃瞄週期太短，仍可能在計數、累加、移位等指令中出錯，出現錯誤控制結果。
3、現場變送器，機械開關自身出故障，如觸點接觸不良，變送器反映現場非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會使控制系統不能正常工作。
影響執行機構出錯的主要原因有：
1、控制負載的接觸不能可靠動作，雖然plc發出了動作指令，但執行機構並沒按要求動作。
2、控制變頻器起動，由於變頻器自身故障，變頻器所帶電機並沒按要求工作。
3、各種電動閥、電磁閥該開的沒能開啟，該關的沒能關到位，由於執行機構沒能按plc的控制要求動作，使系統無法正常工作，降低了系統可靠性。要提高整個控制系統的可靠性，必須提高輸入訊號的可靠性和執行機構動作的準確性，否則plc應能及時發現問題，用聲光等報警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統安全、可靠、正確地工作。
3、設計完善的故障報警系統
在自動控制系統的設計中我們設計了3級故障顯示報警系統，1級設定在控制現場各控制櫃面板，用指示燈指示裝置正常執行和故障情況，當裝置正常執行時對應指示燈亮，當該裝置執行有故障時指示燈以1hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映裝置工作情況，專門設定了故障復位/燈測試按鈕，系統執行任何時間持續按該按鈕3s，所有指示燈應全部點亮，如果這時有指示燈不亮說明該指示燈已壞，應立即更換，該按鈕復位後指示燈仍按原工作狀態顯示裝置工作狀態。2級故障顯示設定在中心控制室大螢幕監視器上，當裝置出現故障時，有文字顯示故障型別，工藝流程圖上對應的裝置閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。
3級故障顯示設定在中心控制室訊號箱內，當裝置出現故障時，訊號箱將用聲、光報**式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求系統停止執行的，但有些故障對系統工作影響不大，系統可帶故障執行，故障可在執行中排除，這樣就大大減少整個系統停止執行時間，提高系統可靠性執行水平。
4、輸入訊號可靠性研究
對與輸入訊號可靠性也值得研究。要提高現場輸入給plc訊號的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關，防止各種原因引起傳送訊號線短路、斷路或接觸不良。其次在程式設計時增加數字濾波程式，增加輸入訊號的可信性。
數碼訊號濾波可採用如下程式設計方法，在現場輸入觸點後加一定時器，定時時間根據觸點抖動情況和系統要的響應速度確定，一般在幾十ms，這樣可保證觸點確實穩定閉合後，才有其它響應。模擬訊號濾波可採用如下程式設計方法，對現場模擬訊號連續取樣3次，取樣間隔由a/d轉換速度和該模擬訊號變化速率決定。3次取樣資料分別存放在資料暫存器d10、d11、d12中，當最後1次取樣結束後利用資料比較、資料交換指令、資料段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作為本次取樣結果存放在資料暫存器d0中。
在實際應用之中，根據情況還以增多取樣的次數，以達到較好的效果。提高讀入plc現場訊號的可靠性還可利用控制系統自身特點，利用訊號之間關係來判斷訊號的可信程度。如進行液位控制，由於儲罐的尺寸是已知的，進液或出液的閥門開度和壓力是已知的，在一定時間裡罐內液體變化高度大約在什麼範圍是知道的，如果這時液位計送給plc的資料和估算液位高度相差較大，判斷可能是液位計故障，通過故障報警系統通知操作人員檢查該液位計。
又如各儲罐有上下液位極限保護，當開關動作時發出訊號給plc，這個訊號是否真實可靠，在程式設計時我們將這訊號和該罐液位計訊號對比，如果液位計讀數也在極限位置，說明該訊號是真實的；如果液位計讀數不在極限位置，判斷可能是液位極限開關故障或傳送訊號線路故障，同樣通過報警系統通知操作人員處理該故障。由於在程式設計時採用了上述方法，大大提高了輸入訊號的可靠。
5、執行機構可靠性研究
當現場的訊號準確地輸入給plc後，plc執行程式，將結果通過執行機構對現場裝置進行調節、控制。怎樣保證執行機構按控制要求工作，當執行機構沒有按要求工作，怎樣發現故障？我們採取以下措施：
當負載由接觸器控制時，啟動或停止這類負載轉為對接觸器線圈控制，啟動時接觸器是否可靠吸合，停止時接觸器是否可靠釋放，這是我們關心的。我們設計了如下程式來判斷接觸器是否可靠動作。x0為接觸器動作條件，y0為控制線圈輸出，x1為引回到plc輸入端的接觸器輔助常開觸點r0，定時器定時時間大於接觸器動作時間。
r0為設定的故障位，r0為on表示有故障，做報警處理；r0為off表示無故障。故障具有記憶功能，由故障復位按鈕清除。當開啟或關閉電動閥門時，根據閥門開啟、關閉時間不同，設定延時時間，經過延時檢測開到位或關到位訊號，如果這些訊號不能按時準確返回給plc，說明閥可能有故障，做閥故障報警處理。
程式設計如下所述。x2為閥門開啟條件，y1為控制閥動作輸出，定時器定時時間大於閥開啟到位時間，x3為閥到位返回訊號，r1為閥故障位。另外，一般的開關輸出都有中間繼電器，比較重要的控制可以使用中間繼電器的其他輔助觸點向plc反饋動作資訊。
6、結論
雖然plc由於採用現代大規模積體電路技術，採用嚴格的生產工藝製造，內部電路採取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。但在乙個複雜的控制過程中其可靠性常受到各種結構環節的制約，從而降低了plc的工作可靠性，在實際設計、運用及維修時，必須考慮到多重因素，才能更有效的提高plc自動控制系統的可靠性。
我們在許多任務廠自動控制系統設計中採用了以上方法，經過多年的執行以及不斷的改良證明這些方法的採用對提高系統可靠性執行是行之有效的。
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