IC647AHC001输入模块
IC647AHC001输入模块



文章对PLC自动控制系统可靠性问题进行了较深入研究，提出了提高系统可靠性运行的方法。实践证明这些方法的采用对提高系统的可靠性是行之***。



关键词：可靠性 PLC 自动控制系统

1、引言

可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。

工业年月机作为控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，***距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的可靠性，且编程简单、灵活，因此越来越受到人们重视。

2、控制系统可靠性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。

影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：

1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；

2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果；

3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

影响执行机构出错的主要原因有：

1)控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作；

2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作；

3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。

3、设计***故障报警系统

在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

4、输入信号可靠性研究

要提高现场输入给PLC信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。

在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可***触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b 程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当最后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉和值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。

提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。

5、执行机构可靠性研究

当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样***执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。

X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图3b 所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。

6、结论

我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之***。

Panasonic SERVO DRIVER MSD011A1XX Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS HIGH SPEED PULSE INPUT MODEL 500-5023
HONEYWELL 51401491-100 USPP 51401491100
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-2001 5TI PROGRAMMER IN CASE*
ASEA BROWN BOVERI 5735202-A USPP 5735202A
PERCEPTRON 912-0007
Panasonic Matsushita SERVO MOTOR MSMA012A1G 100W
Perceptron 140-0138 Replacement Laser Module
Panasonic AC Servo Driver MSDA043A1A New in Box Free Ship
Texas Instruments 560-2820 CPU TI 560-2820
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4016A NSFP 5054016A
NEW SIEMENS TI TEXAS INSTRUMENTS OUTPUT MODULE 500-5011
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5027 NSFP 5005027
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-5190 NSPP 5055190
MODICON 110-CPU-612-00 NSFP 110CPU61200
One Panasonic AC Servo Motor MSMA022A1B Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2161 USPP 5002161
ASEA BROWN BOVERI ACS601-0016-4-?000B1500801 USPP ACS60100164000?B2
"NEW" PANASONIC Servo Motor MSMA102A1C CNC/ROUTER
BALDOR CDPX3426 NSFP CDPX3426
NILFISK ADVANCE GM-625 USPP GM625
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2108 USPP 5002108
TEXAS INSTRUMENTS PLC PM550-410 USPP PM550410
ASEA BROWN BOVERI SK-0049 NSPP SK0049
Panasonic AC Servo Motor MFA100LB2BSA #5927
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6511 NSPP 5056511
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7012A NSPP 5057012A
CONTROL TECHNIQUES VCB-4025-NA USPP VCB4025NA
ASEA BROWN BOVERI 3BHB003041R010?1 NSFP 3BHB003041R010?1
Texas Instruments 510-1101
GE FANUC IC600BF947 USPP IC600BF947
FOXBORO 202S-04-XXXX USPP 202S04XXXX
Panasonic AC Servo Driver MHDA053A1A New in Box Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS 500-5001 INPUT MODULE LOT 5005001
FINCOR ACE-F-460V--?7.5HP NSPP ACEF460V75HP
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2102 USPP 5002102
MITSUBISHI MTA-100 USPP MTA100
CUTLER HAMMER LD3500 USPP LD3500
IDEC MX1A-MK597B NSPP MX1AMK597B
Texas Instruments 305 04B w/325 07/305-20N/305?-20T
NEW Siemens TI CTi 505-4732 2A DC Output PLC Texas Instruments 5054732 2 Amp A
XYCOM 3300ACT USPP 3300ACT
TEXAS INSTRUMENTS 545-1101 TI545 CPU MODULE 5451101
FOXBORO 138SP-4-E USPP 138SP4E
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF100-A?E-DE-HAS2 USPP 1336FBRF100AED?EH
PANASONIC SERVO DRIVER MEDDT7364L01 2.5KW
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5038 USPP 5005038
Panasonic AC Servo Drive DV45 1S200 #37773
SIEMENS 8GT2-005-0CA00 USPP 8GT20050CA00
Panasonic AC Servo Motor MSMD022P1U NEW
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7028 USPP 5057028
PANASONIC AC SERVO MOTOR MDM102Q2V
ASEA BROWN BOVERI 57275871 NSFP 57275871
Panasonic MUMS5AZA1FOS AC Servo Motor
Panasonic AC SERVO MOTOR MSMA082A1F Free Ship
BALDOR 36-49182100 USPP 3649182100
TEXAS INSTRUMENTS 500-5114A **
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2497302 USPP 2497302
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-7103 USPP 5007103
SAJF// PANASONIC DV80X250MF5 AC SERVO DRIVER USED
TEXAS INSTRUMENTS PLC 575 USPP 575
ASEA BROWN BOVERI PSD110-1MM4 USPP PSD1101MM4
TEXAS INSTRUMENTS PLC 0983801-0003 USPP 09838010003
Panasonic AMK8100810SAF AC Servo Motor
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6870 USPP 5056870
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6851 NSPP 5056851
ASEA BROWN BOVERI ACS601-0011-4-?000B1200801 USPP ACS60100114000?B1
Siemens Simatic TI-505 PLC Rack System -12
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4532 NSPP 5054532
USED Perceptron 911-0008 Tricam Contour Sensor Rev. R
TEXAS INSTRUMENTS PLC 530C-1108 USPP 530C1108
Texas Instruments Parallel Input Mod 7MT-300 #11232