PLC 故障与显示方法


在 PLC 控制系统中由于误操作、外围元件设备故障等会经常引发生产上的损失和安全事故，因此本文着重探讨故障形成的各种类型并进行逻辑设计，同时将故障诊断信息通过特定的途径进行显示、报警和存档。
关键词 可编程控制器 故障诊断 逻辑图
1 前言
在 PLC 组成的各类控制系统中， 由于复杂的逻辑关系、繁多的控制元件、分散的执行机构和运行设备，一旦其中发生误操作或者外围元件、设备的故障将会造成生产上的损失和安全事故。那么在设计控制系统时必须充分考虑到这一点，在便于维护和检修的前提下，自动、及时、准确地诊断和显示各类故障信息就显得尤其重要。本文就常见的故障诊断给予逻辑图、示意图的实现，并且探讨一种实际可行的途径将此信息显示、报警和存档。
2 PLC 系统的故障类型

PLC 系统的故障可以由以下几种：
2.1 状态矛盾诊断
红外我们根据设备或元器件之间的信号，来检查它们的实际状态是否处于逻辑矛盾，如是则必然有其中的一个信号为假状态。
比如某一上下滑动的气缸，其上下端的接近开关如采用同种型号且常开一致的情况下，如出现两接近开关的信号同为 “1” 时，说明其中一开关失灵，产生故障信息。用逻辑图表示如下 ( 略 ) ：
图中， I 1.0 和 I 1.1 分别表示上下限位，当 I 1.0 动作时， I 1.1 也动作时 PLC 诊断为故障 M 1.0 。类似的还有电机的正转和反转信号、行程开关的常开和常闭信号等均不能同时出现。
2.2 动作联锁条件故障
为保证特定设备的正常运行或执行机构的正确动作，一般需要提供动作的联锁条件，比如安全开关、设备的就绪、其他动作的到位等。一旦其中一项不满足且设备或执行机构的启动命令发出时，系统会显示联锁条件故障。
比如造纸机烘缸传动电机的正常运行，其首要条件为紧急安全开关（常闭 I 2.0 ）、烘缸润滑油正常信号（常闭 I 2.1 ）、烘缸干毯跑偏器限位正常信号（常闭 I 2.2 ）。如该传动启动命令（ I 2.3 为 “1” ）输出后，只要其中一个联锁条件不符和，就会产生动作联锁条件故障信息（ M 2.0 ）。

上图 ( 略 ) 中，当故障信息出现后可以用复位按钮（ I 2.4 ）进行复位。类似的情况除各类传动联锁条件外，还有啮合辊的动作联锁条件、 IR 红外线投入运行联锁条件等。
2.3 动作不到位或命令发出后未动作诊断
气在设备运行和执行机构动作的命令发出后，为检测其动作的有效性和准确率，常常需要设置一定的时间延迟来判断动作的执行情况。对于动作不到位检测，需要在动作执行末端或执行的结果上加上检测开关（如行程开关、感应开关、流量开关、红外开关等）；对于未动作检测，则需要在执行前端或执行的结果上加上检测开关。
例如在一滑动气缸的前端加上一感应开关（常开 I3.0 ），动作命令（ Q 3.0 为 “1” ）发生前执行机构在前端位置，当动作命令 15 秒后仍未检测到感应开关发生变化，则输出未动作故障信息（ D 3.0 ）。该故障信息可用复位按钮（ I 10.0 ）进行复位。

类似的情况除各类气动、液动、电动执行机构外，还有泵体的运行（通过流量检测）、加热器的投入（通过 PT 热敏回路）等。
2.4 分步控制出错诊断
在实际的设备运行中经常需要分步控制以实现自动化的要求，因此发现分步控制中的错误并将该出错的分步显示出来，便于系统的安全运行，这就是分步控制出错诊断。
比如，某自动过程启动后，有 3 个分步动作。在启动命令信号发出后，先执行分步 1 动作，然后对该动作的结果进行判断，如正确继续进入分步 2 动作，不正确则退出该自动过程，同时显示故障信息 D 4.0( 分步 1 动作不充分 ) 。分步 2 、 3 动作的原理同分步 1 。待全部正确结束后才输出完成信号。
具体的故障诊断示意图如下 ( 略 ) ：