1 引言
可編程控製器由於抗幹擾能力強
，可靠性高，編程簡單

，性能價格比高，在工業控製領域得到越來越廣泛應用。一個典型的PLC控製係統如圖1 所示。

工業年月機作為中央控製單元，配有組態軟件，選用大屏幕實時監視界麵，實現各控製點的動態顯示、數據修改
、故障診斷

、自動報警，還可顯示查詢曆史事件記錄，係統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。中央控製單元和下位機PLC之間采用串行通訊方式進行數據交換，通常距離在1000m以內選用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控製，根據控製對象的多少，控製對象的範圍，可選用一台或多台PLC進行控製，PLC之間數據交換是利用內部鏈接寄存器
，實現數據交換和共享。由於PLC對現場進實時監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。

2 控製係統可靠性降低的主要原因
雖然工業控製機和可編程控製器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關量信號出現錯誤
，模擬量信號出現較大偏差，PLC輸出口控製的執行機構沒有按要求動作，這些都可能使控製過程出錯
，造成無法挽回的經濟損失。
影響現場輸入給PLC信號出錯的主要原因有：? 造成傳輸信號線短路或斷路（由於機械拉扯
，線路自身老化，特別是鼠害），當傳輸信號線出故障時，現場信號無法傳送給PLC
，造成控製出錯；? 機械觸點抖動，現場觸點雖然隻閉合一次
，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，但由於PLC掃描周期太短，仍可能在計數、累加
、移位等指令中出錯，出現錯誤控製結果
；? 現xian場chang變bian送song器qi
，機ji械xie開kai關guan自zi身shen出chu故gu障zhang，如ru觸chu點dian接jie觸chu不bu良liang
，變bian送song器qi反fan映ying現xian場chang非fei電dian量liang偏pian差cha較jiao大da或huo不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo等deng，這zhe些xie故gu障zhang同tong樣yang會hui使shi控kong製zhi係xi統tong不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo。
影響執行機構出錯的主要原因有：? 控製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；? 控製變頻器起動
，由於變頻器自身故障，變頻器所帶電機並沒按要求工作；? 各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關的沒能關到位，由於執行機構沒能按PLCdekongzhiyaoqiudongzuo，shixitongwufazhengchanggongzuo
，jiangdilexitongkekaoxing。yaotigaozhenggekongzhixitongdekekaoxing，bixutigaoshuruxinhaodekekaoxinghezhixingjigoudongzuodezhunquexing，fouzePLC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，讓係統安全、可靠、正確地工作。

3 設計完善的故障報警係統
在自動控製係統的設計中我們設計了3級故障顯示報警係統，1級(ji)設(she)置(zhi)在(zai)控(kong)製(zhi)現(xian)場(chang)各(ge)控(kong)製(zhi)櫃(gui)麵(mian)板(ban)，用(yong)指(zhi)示(shi)燈(deng)指(zhi)示(shi)設(she)備(bei)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)和(he)故(gu)障(zhang)情(qing)況(kuang)，當(dang)設(she)備(bei)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)對(dui)應(ying)指(zhi)示(shi)燈(deng)亮(liang)，當(dang)該(gai)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)有(you)故(gu)障(zhang)時(shi)指(zhi)示(shi)燈(deng)以(yi)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，專門設置了故障複位/燈測試按鈕


，係統運行任何時間持續按該按鈕3s，suoyouzhishidengyingquanbudianliang，ruguozheshiyouzhishidengbuliangshuominggaizhishidengyihuai，yinglijigenghuan，gaianniufuweihouzhishidengrenganyuangongzuozhuangtaixianshishebeigongzuozhuangtai。2jiguzhangxianshishezhizaizhongxinkongzhishidapingmujianshiqishang，dangshebeichuxianguzhangshi，youwenzixianshiguzhangleixing，gongyiliuchengtushangduiyingdeshebeishanshuo，lishishijianbiaozhongjiangjilugaiguzhang。3級故障顯示設置在中心控製室信號箱內，當設備出現故障時，信號箱將用聲
、光(guang)報(bao)警(jing)方(fang)式(shi)提(ti)示(shi)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)，及(ji)時(shi)處(chu)理(li)故(gu)障(zhang)。在(zai)處(chu)理(li)故(gu)障(zhang)時(shi)

，又(you)將(jiang)故(gu)障(zhang)進(jin)行(xing)分(fen)類(lei)，有(you)些(xie)故(gu)障(zhang)是(shi)要(yao)求(qiu)係(xi)統(tong)停(ting)止(zhi)運(yun)行(xing)的(de)，但(dan)有(you)些(xie)故(gu)障(zhang)對(dui)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da)
，係(xi)統(tong)可(ke)帶(dai)故(gu)障(zhang)運(yun)行(xing)，故(gu)障(zhang)可(ke)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)排(pai)除(chu)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)大(da)大(da)減(jian)少(shao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)停(ting)止(zhi)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)運(yun)行(xing)水(shui)平(ping)。

4 輸入信號可靠性研究
要提高現場輸入給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字濾波程序，增加輸入信號的可信性。數字信號濾波可采用圖2a 程序設計方法，


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係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。模擬信號濾波可采用圖2b 程序設計方法，對現場模擬信號連續采樣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次采樣數據分別存放在數據寄存器DT10、DT11、DT12中，當最後1次采樣結束後利用數據比較、數據交換指令、數據段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作為本次采樣結果存放在數據寄存器DT0中。
提高讀入PLC現(xian)場(chang)信(xin)號(hao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)還(hai)可(ke)利(li)用(yong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)自(zi)身(shen)特(te)點(dian)，利(li)用(yong)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)關(guan)係(xi)來(lai)判(pan)斷(duan)信(xin)號(hao)的(de)可(ke)信(xin)程(cheng)度(du)。如(ru)進(jin)行(xing)液(ye)位(wei)控(kong)製(zhi)

，由(you)於(yu)儲(chu)罐(guan)的(de)尺(chi)寸(cun)是(shi)已(yi)知(zhi)的(de)，進(jin)液(ye)或(huo)出(chu)液(ye)的(de)閥(fa)門(men)開(kai)度(du)和(he)壓(ya)力(li)是(shi)已(yi)知(zhi)的(de)
，在(zai)一(yi)定(ding)時(shi)間(jian)裏(li)罐(guan)內(nei)液(ye)體(ti)變(bian)化(hua)高(gao)度(du)大(da)約(yue)在(zai)什(shen)麼(me)範(fan)圍(wei)是(shi)知(zhi)道(dao)的(de)
，如(ru)果(guo)這(zhe)時(shi)液(ye)位(wei)計(ji)送(song)給(gei)PLC的(de)數(shu)據(ju)和(he)估(gu)算(suan)液(ye)位(wei)高(gao)度(du)相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)，判(pan)斷(duan)可(ke)能(neng)是(shi)液(ye)位(wei)計(ji)故(gu)障(zhang)
，通(tong)過(guo)故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)係(xi)統(tong)通(tong)知(zhi)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)檢(jian)查(zha)該(gai)液(ye)位(wei)計(ji)。又(you)如(ru)各(ge)儲(chu)罐(guan)有(you)上(shang)下(xia)液(ye)位(wei)極(ji)限(xian)保(bao)護(hu)，當(dang)開(kai)關(guan)動(dong)作(zuo)時(shi)發(fa)出(chu)信(xin)號(hao)給(gei)PLC，這個信號是否真實可靠
，在程序設計時我們將這信號和該罐液位計信號對比，如果液位計讀數也在極限位置
，說明該信號是真實的
；如(ru)果(guo)液(ye)位(wei)計(ji)讀(du)數(shu)不(bu)在(zai)極(ji)限(xian)位(wei)置(zhi)
，判(pan)斷(duan)可(ke)能(neng)是(shi)液(ye)位(wei)極(ji)限(xian)開(kai)關(guan)故(gu)障(zhang)或(huo)傳(chuan)送(song)信(xin)號(hao)線(xian)路(lu)故(gu)障(zhang)，同(tong)樣(yang)通(tong)過(guo)報(bao)警(jing)係(xi)統(tong)通(tong)知(zhi)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)處(chu)理(li)該(gai)故(gu)障(zhang)。由(you)於(yu)在(zai)程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)時(shi)采(cai)用(yong)了(le)上(shang)述(shu)方(fang)法(fa)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)可(ke)靠(kao)。

5 執行機構可靠性研究
當現場的信號準確地輸入給PLC後
，PLC執行程序，將結果通過執行機構對現場裝置進行調節、控製。怎樣保證執行機構按控製要求工作，當執行機構沒有按要求工作，怎樣發現故障？我們采取以下措施：dangfuzaiyoujiechuqikongzhishi

，qidonghuotingzhizheleifuzaizhuanweiduijiechuqixianquankongzhi，qidongshijiechuqishifoukekaoxihe，tingzhishijiechuqishifoukekaoshifang
，zheshiwomenguanxinde。womenshejilerutu3a 所示程序來判斷接觸器是否可靠動作。

X0為接觸器動作條件
，Y0為控製線圈輸出

，X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開觸點，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，由故障複位按鈕清除。
當開啟或關閉電動閥門時，根據閥門開啟、關閉時間不同，設置延時時間，經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。程序設計如圖3b 所示。X2為閥門開啟條件，Y1為控製閥動作輸出，定時器定時時間大於閥開啟到位時間
，X3為閥到位返回信號，R1為閥故障位。

6 結論
我們在勝利油田勝利采油廠勝砣注聚站自動控製係統設計中采用了以上方法，經過近2年的運行證明這些方法的采用對提高係統可靠性運行是行之有效的。