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SIEMENS潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司

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西門子EM AI04可編程控制器由于抗干擾能力強(qiáng),，可靠性高，編程簡(jiǎn)單,，性能價(jià)格比高,，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用。*控制單元和下位機(jī)PLC之間采用串行通訊方式進(jìn)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(zhǎng)距離也可選用無(wú)線通訊方式,。下位機(jī)選用PLC控制,，根據(jù)控制對(duì)象的多少，控制對(duì)象的范圍,，可選用一臺(tái)或多臺(tái)PLC進(jìn)行控制,，PLC之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享,。由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性,，且編程簡(jiǎn)單、靈活,，因此越來(lái)越受到人們重視,。

 　　1、控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因 　　雖然工業(yè)控制機(jī)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(kāi)關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤,，模擬量信號(hào)出現(xiàn)較大偏差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有按要求動(dòng)作,，這些都可能使控制過(guò)程出錯(cuò),，造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。 影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有： 　　1)造成傳輸信號(hào)線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯,，線路自身老化,，特別是鼠害），當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí),，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法傳送給PLC，造成控制出錯(cuò),； 

2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng),，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)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(jì)數(shù),、累加,、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果,； 　　3)現(xiàn)場(chǎng)變送器,，機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良,，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等,，這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。 影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有： 

1)控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作,，雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令,，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要求動(dòng)作； 2)控制變頻器起動(dòng),，由于變頻器自身故障,，變頻器所帶電機(jī)并沒(méi)按要求工作；3)各種電動(dòng)閥,、電磁閥該開(kāi)的沒(méi)能打開(kāi),，該關(guān)的沒(méi)能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)能按PLC的控制要求動(dòng)作,，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作,，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性,，必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性,，否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，用聲光等報(bào)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,。

 　　2、設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng) 　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng),，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板,，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮,，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)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(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s,，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮,，如果這時(shí)有指示等不亮說(shuō)明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換,，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài),。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),，有文字顯示故障類型,，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障,。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi),，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲,、光報(bào)警方式提示工作人員,，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí),，又將故障進(jìn)行分類,，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大,，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行,，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間,，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平,。 

3、輸入信號(hào)可靠性研究 　　要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)的可靠性,，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開(kāi)關(guān),，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路或接觸不良,。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序,，增加輸入信號(hào)的可信性。 　　在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器,，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定,，一般在幾十ms，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后,，才有其它響應(yīng),。模擬信號(hào)濾波可采用圖2b程序設(shè)計(jì)方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)連續(xù)采樣3次,，采樣間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號(hào)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DT10,、DT11、DT12中,，當(dāng)后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令,、數(shù)據(jù)段比較指令去掉大和小值,，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器DT0中。 提高讀入PLC現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點(diǎn),，利用信號(hào)之間關(guān)系來(lái)判斷信號(hào)的可信程度,。如進(jìn)行液位控制，由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的,，進(jìn)液或出液的閥門開(kāi)度和壓力是已知的,，在一定時(shí)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(shí)液位計(jì)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(jì)故障,，通過(guò)故障報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計(jì)。 

又如各儲(chǔ)罐有上下液位極限保護(hù),，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號(hào)給PLC,，這個(gè)信號(hào)是否真實(shí)可靠，在程序設(shè)計(jì)時(shí)我們將這信號(hào)和該罐液位計(jì)信號(hào)對(duì)比,，如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置,，說(shuō)明該信號(hào)是真實(shí)的；如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置,，判斷可能是液位極限開(kāi)關(guān)故障或傳送信號(hào)線路故障,，同樣通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了上述方法,，大大提高了輸入信號(hào)的可靠,。