PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的認識
摘要:對PLC自動控制系統(tǒng)可靠性問題進行7較深入研究,提出了提高系統(tǒng)可靠性運行的方法。實踐證明這些方法的采用對提高系統(tǒng)的可靠性是行之有效的。
關鍵詞:可靠性;PLC自動控制系統(tǒng);研究
引言
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,在工業(yè)控制領域得到越來越廣泛應用。
工業(yè)年月機作為中央控制單元,配有組態(tài)軟件,選用大屏幕實時監(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,各裝置結構圖等。中央控制單元和下位機PLc之間采用串行通訊方式進行數(shù)據(jù)交換,通常距離在1000m以內(nèi)選用485雙絞線通訊方式,較常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(jù)控制對象的多少,控制對象的范圍,可選用一臺或多臺PLC進行控制,PLE之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器,實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。由于PLC對現(xiàn)場進實時監(jiān)控具有很高的可靠性,且編程簡單、靈活,因此越來越受到人們重視。
一 控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因
雖然工業(yè)控制機和可編程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果輸入給PLC的開關量信號出現(xiàn)錯誤,模擬量信號出現(xiàn)較大偏差,PLC輸出口控制的執(zhí)行機構沒有按要求動作,這些都可能使控制過程出錯,造成無法挽同的經(jīng)濟損失。
(一)影響現(xiàn)場輸入給PLC信號出錯的主要原因有:
1 造成傳輸信號線短路或斷路(由于機械拉扯,線路自身老化,特別是鼠害),當傳輸信號線出故障時,現(xiàn)場信號無法傳送給PLC,造成控制出錯。
2 點抖動,現(xiàn)場觸點雖然只閉合一次,PLc卻認為閉合了多次,雖然硬件加了濾波電路,軟件增加微分指令,但由于PLC掃描周期太短,仍可能在計數(shù)、累加、移位等指令中出錯,出現(xiàn)錯誤控制結果。
3 現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)不能正常工作。
(二)影響執(zhí)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(fā)出了動作指令,但執(zhí)行機構并沒按要求動作。
2 控制變頻器起動,由于變頻器自身故障,變頻器所帶電機并沒按要求工作。
3 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。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,用聲光等報警辦法提示給操作人員,盡快排除故障,讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。
二 設計完善的故障報警系統(tǒng)
在自動控制系統(tǒng)的設計中應設計3級故障顯示報警系統(tǒng),1級設置在控制現(xiàn)場各控制柜面板,用指示燈指示設備正常運行和故障情況,當設備正常運行時對應指示燈亮,當該設備運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設備工作情況,專門設置了故障復位/燈測試按鈕,系統(tǒng)運行任何時間持續(xù)按該按鈕3s,所有指示燈應全部點亮,如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞,應立即更換,改按鈕復位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設備工作狀態(tài)。2級故障顯示設置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上,當設備出現(xiàn)故障時,有文字顯示故障類型,工藝流程圖上對應的設備閃爍,歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設置在中心控制室信號箱內(nèi),當設備出現(xiàn)故障時,信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員,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(tǒng)停止運行的,但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大,系統(tǒng)可帶故障運行,故障可在運行中排除,這樣就大大減少整個系統(tǒng)停止運行時間,提高系統(tǒng)可靠性運行水平。
三 輸入信號可靠性研究
要提高現(xiàn)場輸入給PLC信號的可靠性,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信號線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設計時增加數(shù)字濾波程序,增加輸入信號的可信性。
在現(xiàn)場輸入觸點后加一定時器,定時時間根據(jù)觸點抖動情況和系統(tǒng)要的響應速度確定,一般在幾十ms,這樣可保證觸點確實穩(wěn)定閉合后,才有其它響應。模擬信號濾波可對現(xiàn)場模擬信號連續(xù)采樣3次,采樣間隔由A/D轉換速度和該模擬信號變化速率決定。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器DTIO、DTII、DTl2中,當zui后1次采樣結束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令、數(shù)據(jù)段比較指令去掉zui大和zui小值,保留中間值作為本次采樣結果存放在數(shù)據(jù)寄存器DTO中。
提高讀入PLC現(xiàn)場信號的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點,利用信號之間關系來判斷信號的可信程度。如進行液位控制,由于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,在一定時間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的,如果這時液位計送給PLC的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(fā)出信號給PLC,這個信號是否真實可靠,在程序設計時應將這信號和該罐液位計信號對比,如果液位計讀數(shù)也在極限位置,說明該信號是真實的:如果液位計讀數(shù)不在極限位置,判斷可能是液位極限開關故障或傳送信號線路故障,同樣通過報警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設計時采用了上述方法,大大提高了輸入信號的可靠。
四 執(zhí)行機構可靠性研究
當現(xiàn)場的信號準確地輸入給PLC后,PLC執(zhí)行程序,將結果通過執(zhí)行機構對現(xiàn)場裝置進行調(diào)節(jié)、控制。怎樣保證執(zhí)行機構按控制要求工作,當執(zhí)行機構沒有按要求工作,怎樣發(fā)現(xiàn)故障?可采取以下措施: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臺,停止時接觸器是否可靠釋放,這是zui讓人關心的。
當開啟或關閉電動閥門時,根據(jù)閥門開啟、關閉時間不同,設置延時時間,經(jīng)過延時檢測開到位或關到位信號,如果這些信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。
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