浅谈对PLC自动控制系统可靠性的认识
摘要：对PLC自动控制系统可靠性问题进行7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有效的。
关键词：可靠性；PLC自动控制系统；研究
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。
工业年月机作为中央控制单元，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。中央控制单元和下位机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，更长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，PLE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。
一 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，造成无法挽同的经济损失。
(一)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 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。
(二)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。
二 设计完善的故障报警系统
在自动控制系统的设计中应设计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。
三 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，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可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DTIO、DTII、DTl2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最大和最小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DTO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，在程序设计时应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。
四 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。怎样保证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?可采取以下措施：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台，停止时接触器是否可靠释放，这是最让人关心的。
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。
结论
在许多油田的自动控制系统设计中采用了以上方法，经过几年的运行，证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。
电动阀的应用领域为：罐装/瓶罐系统、啤酒酿造和饮料技术化工工业、流体混合装置、食品工业混凝土和水泥工业、真空技术、水处理装置、气动装置、洗衣房、医药设备、锅炉给水、过程控制等领域。
电动阀门动作力距比普通阀门大，电动阀门开关动作速度可以调整，结构简单，易维护，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。动作过程中因气体本身的缓冲特性，不易因卡住而损坏，但必须有气源，且其控制系统也比电动阀门复杂。 本类阀门在管道中一般应当水平安装。
主要用于液体、气体和风系统管道介质流量的模拟量调节，是AO控制。在大型阀门和风系统的控制中也可以用电动阀做两位开关控制。比如像以下用途
1.石油、天然气井口装置用阀
2.石油、天然气长输管线用阀
3.核电用阀
4.海洋石油用阀
5.氧化铝工业用阀
等等。
1.电磁阀利用电磁原理，利用通电电磁圈产生的电磁吸引力引导阀门芯运动，控制模式为DO数字信号控制，电磁阀结构单一，原理简单，价格较低，而且只能对阀门进行开关动作的控制，适合在口径较小的管道中使用。
电磁阀正常情况下安装在小口径管道中，适合需要阀门快速、频繁启闭的小口径管道中使用。设计的流通量小，阀门的压力也在较低水平。电磁阀采用电磁线圈的吸力驱动阀门启闭，简单有效，同时电磁阀线圈会受到电压变化的影响，比较容易损坏，工作时长较短。电磁阀类似于闸阀，对阀门只有开启和关闭两个功能，不能对管道介质的流量进行调节。
2.电动阀可以在较大口径的管道中使用，有较大是适用范围。电动阀适用双向电动机作为阀门的驱动部件，通过电动机的旋转驱动阀门启闭，这个启闭的程度是可以调节的，可以对阀门完成半开半闭的操作，控制介质的流量。
电动阀的驱动装置为可逆的电动马达，通过马达一定时间的转动来驱动阀芯控制阀门，采用AI模拟信号控制，可以对管道介质的流量进行调节，在特定的管道环境中也能改用数字信号控制。
3.电动阀与电磁阀适用范围：
电磁阀有优秀的防泄漏性能，启闭迅速，功率小，适合在一些腐蚀、毒性等化学物质管道中作为切断截止使用。电动阀多数用于管道流量的调节，正常安装在送风制冷管道的出气口处，还能用在液体管道中，在酒水饮料生产的罐装管道和污水处理管道等管路中应用很广。
拓展资料——
电磁阀(Electromagnetic valve)是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。
电磁阀工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
电动阀，英文名称:motor-driven valve 或者 electric valve。电动阀简单地说就是用电动执行器控制阀门，从而实现阀门的开和关。其可分为上下两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门。也可叫空调阀。
电动阀是自控阀门中的高端产品，它不仅可以实现开关作用，调节型电动阀还可以实现阀位调节功能。电动执行器的行程可分为:90°角行程和直行程两种，特殊要求还可以满足180°、270°、360°全行程。由角行程的电动执行器配合角行程的阀使用，实现阀门90°以内旋控制管道流体通断;直行程的电动执行器配合直行程的阀使用，实现阀板上下动作控制管道流体通断。
电动阀工作原理：电动阀通常由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。从而达到对管道介质的开关或是调节目的。
电磁阀是电动阀的一个种类；是利用电磁线圈产生的磁场来拉动阀芯，从而改变阀体的通断，线圈断电，阀芯就依靠弹簧的压力退回。
电动阀 百科
电磁阀 百科
电动阀：用电机带动阀芯
使用用途
电动阀：电动阀一般是管径大,应用于流体的流通、截止、流量、压力等控制，进行流通、截止控制的叫电动开关阀(有的只能开或关，有的可以在中间停如只能有个大概的调节，如25%、50%、75%、100%)，进行流量、压力控制的叫电动调节阀，什么电动球阀啊，电动碟阀啊，还有叫什么智能调节阀的，其实都是电动阀
扭距电动阀大
调节形式上 电动阀可以粗略控制开度 实现原理就是在电机转动过程中停止
