PLC控制系统故障检测技术研究
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【摘要】：在机电设备控制系统里，各控制系统之间由于不相同系统设计和设备组成，出现了不相同的故障检测和处理功能，因此会有比较多的检测与跟踪控制的系统。随着我国科学技术的日益变革以及自动化程度的提高，plc控制系统更多的用在了工农业生产中。本文主要就是针对PLC控制系统故障检测技术来进行研究。
【关键词】：PLC；故障检测；故障处理
中图分类号：U226.5 文献标识码： A
引言
随着经济全球化和我国市场化程度的进一步加深，怎样保持高效而稳定的生产操作是科学技术领域内要解决的重要问题，也是在激烈的竞争中取得优势的有效手段。在机电控制方面，PLC是应用较为普遍的自动化控制系统，具有多方面的优点，在工农业生产制造方面作用尤其明显，甚至在某些发达的工业国家，PLC已经成为工业控制系统的标准设备。
一、概述
PLC（可编程序控制器）具有功能强大、使用方便以及可靠性强等优点而被广泛应用于工业企业的设备诊断，PLC控制器具有一定的自诊断功能，一旦出现故障可以借助此程序进行快速定位，找到故障并进行处理。PLC及时发现故障所在并自动停机和报警，便于查找故障的位置，提高了维修效率。
一般来说，PLC控制系统本身的故障率较低，一旦出现故障隐患也可以通过自检系统检测出来，但是，在PLC系统自动运行的过程中，需要控制很多的设备。即使PLC设备本身具有很强的稳定性，但是对PLC控制系统的故障检测与处理仍不可忽视，因为一旦PLC控制系统发生故障时会直接造成生产的停止。PLC系统故障的主要发生点为PLC的外部输入输出环节和执行机构，一般来讲这些主要发生点出现问题时，不会直接造成PLC控制系统的停止，往往是在发生事故或故障时才会引起注意。
二、PLC控制系统的故障检测方法
PLC控制系统故障检测方法根据其检测方式、检测范围的不同可以分为以下几个方面：局部状态检测法、故障综合检测法、超时限故障检测法、步进跟踪检测法以及行程定时器判断法等。
2.1、局部状态检测法
局部状态检测法主要是通过检测PLC控制系统中输出信号与输入信号之间的是否符合正确的状态逻辑关系，从而判断PLC控制系统中是否存在故障问题以及发生故障的原因。同时这种检测方法特别适用于对PLC控制系统的关键部位的检测。局部状态检测法可以有效的测试出PLC控制设备运行过程中所发出的动作指令与执行感应元件接受信号之间存在的联系，同时也可以检测出设备运行过程中各个工步动作之间的联系。
2.2、故障综合检测法
如果PLC控制系统运行正常，其输入和输出信号、记忆装置之间存在一定的逻辑运算关系，这种关系一旦扰，则会出现故障和异常，而造成PLC控制系统正在执行的程序会中止。所以，为了避免PLC控制系统出现这样的故障，可以在用户程序中提前添加习惯性故障的逻辑程序，一旦这种逻辑关系出现问题，可以利用故障综合检测的方法进行故障信号的输出，来实现PLC控制系统的报警、自动停机的功能。
2.3、超时限故障检测法
PLC控制系统对机械设备的控制过程中，对机械设备运行有严格要求，包括其时间区段、时间范围等，如果超出时限，就会对下一个工步有所影响，甚至会出现设备故障。因此以机械设备运行的各个工步的严格的时间区段作为一个定点，在检测各个工步动作的同时，设置一个定时器，但是定时器的时间点不能与各个工部之间的时间间隔相同，定时器所设定的时间值应比各个工步之间的时间间隔多出25％以上。
2.4、步进跟踪检测法
通常，我们可以将整个PLC控制系统分为若干个一步进方式控制的设计程序，这样可以在运行过程中只检测相应的控制逻辑即可判断出故障的发生，从而确定故障发生的原因并进一步处理，这种故障检测程序的编制方法与局部状态检测方式相似。
2.5、行程定时器判断法
PLC控制系统在对设备进行控制的过程中往往需要几个指令联合完成，比如输入指令、接受信号等，同时几个指令作用于设备，如果机器设备没有按照预期的结果进行输入信号所指示的动作，则说明控制系统出现故障，形成定时器判断法就是按照设备实际运行时间和运行时间的间隔来对故障产生的原因进行分析。
三、PLC的自我诊断检测和故障诊断设计
3.1、利用PLC的运算和逻辑功能，不断地比较被控过程中连续获得的各种状态和所存储的正确状态，并发现在允许的范围内是否存在着他们之间的差异和检查差异，就是诊断PLC故障的基本原理。如果差异超出范围，就要按照设定的程序进行报警。控制系统信号之间在被控设备正常工作的情况下。如:各个输出、输人信号以及内部继电器信号等等。在相互之间存在着一定的确定逻辑关系。PLC系统通过这些逻辑运算，可以对行程的电机、开关、接触器等等设备实现故障报警。
3.2、在预先设计时，PLC控制系统就安装了一些故障自我检查的编程程序，因此，它具有自我诊断的功能。利用PLC自我诊断功能，在出现PLC异常的时候就能分析出故障的原因。电源指示灯的指示是指，在PLC控制系统内置的可编程控制器里，指示灯是PLC控制系统重要的组成部分，它设置的自我检测方式可以今早的发现整个控制系统中的故障。当PLC系统工作的时候，电源指示灯能够正常指示，但是在出现故障或者无电输人的时候，PLC系统的指示灯则是熄灭的，这就是指示灯的自我检测功能，另外，一些特殊的情况要经过确认有没有过电流或者无负载短路的发生，导致了指示灯的熄灭，如:驱动传感器同一电源时。如果不是这种原因，有可能就是一些导电异物或者其他异常情况混入了PLC系统中，导致熔断了基本单元内的保险丝，解决此种情况可以通过更换保险丝的办法。语法错误的灵敏度识别在PLC控制系统里编程程序是相当高的。
四、故障处理
系统故障检测的最终目的是排查出控制系统在运行中出现的问题并予以解决，使控制系统和机电设备继续平稳运行。在前文论述检测技术的基础上，对故障的处理技术做简要说明。
目前对机电系统PLC控制系统的错误信息的处理是分级进行的。第一级故障是最严重的情况，通常会引起非常大的事故。一旦检测到这类故障，必须马上停止设备的运行，并利用声光报警系统告知相关人员，进行故障处理；第二级故障将会对控制过程具有一定的影响。如果系统软件对这种故障不能自动处理，就会暂停运行，并将输出信号标记为初始状态。在维修人员将故障排除之后，系统将会对原有正确程序进行辨别并予以执行；第三级故障的影响更小，产生这类故障之后系统会进行后台运行故障处理程序，自行解决问题，并对错误信号进行屏蔽，一般不会对机电设备运行产生即时影响。但是如果故障不能有效解除，系统就会进行故障升级措施；第四级故障的引起通常是微小的异常情况，对机电设备和PLC运行不会产生技术上的影响。
【结束语】
一般来说，PLC控制系统本身的故障率较低，一旦出现故障隐患也可以通过自检系统检测出来，但是，在PLC系统自动运行的过程中，需要控制很多的设备。即使PLC设备本身具有很强的稳定性，但是对PLC控制系统的故障检测与处理仍不可忽视，因为一旦PLC控制系统发生故障时会直接造成生产的停止。在实际的PLC控制系统软件开发时，也可以预先想到控制系统能够出现的故障，并进行提前设计，应避免其出现习惯性故障，以促使PLC控制系统稳定可靠的运行。
参考文献
[1]刘国光.PLC控制系统故障检测[J].工业控制计算机,2002,06:57-58.
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