| 大连宏远建筑监理咨询有限公司 辽宁瓦房店 116300 摘 要：针对PLC控制系统一些输入、输出信号的特点，提出一些提高可靠性及故障检测程序设计方法。这些方法简单实用，可以有效的提 高PLC控制系统的可靠性。 关键词：PLC；可靠性；软件 中图分类号：TG659 文献标识码：A 1、前言 PLC 作为现代机床控制系统的核心部件，具有很高的性价 比。体积小、功能强，价格低廉，编程简单，维护方便等优 点，进而得以在工业领域得到广泛的应用。PLC 控制系统的可 靠性就显得至关重要。 影响PLC 控制系统可靠性的因素很多，如电源、输入输出 信号、外围设备等等。我们可以利用PLC 强大的软件编辑功 能，设计一些简单、实用的程序，有效地提高PLC 控制系统可 靠性。本文以OMRON 公司CJ1 系列PLC 为例介绍一些程序设计 方法。 2、提高输入、输出信号可靠性的程序设计方法 2.1 触点输入信号的“去抖动”措施 当触点信号作为输入信号时，则不可避免地会产生抖动， 容易引起误动作。可采用如图1 所示的梯形图程序，利用PLC 内部的定时器来实现消抖。 图1 中，000000 为启动信号，000001 为停止信号， 000600 为输出信号，TIM000、TIM001 为定时器定时时间，可 以根据实际情况和系统要求来确定。图1 的程序可保证启动 按钮SB1 可靠闭合后（0.5s）000600 有效， 停止按钮SB2 可 靠闭合后000600 无效，有效避免SB1、SB2 抖动及外部干扰 000000、000001 信号引起的误操作，提高信号可靠性和系统 容错性。 2.2 模拟信号数字滤波法 机床控制系统中，对模拟信号采样的真实性要求极高。因 此，需要对模拟信号加以处理，使之最逼近真实的数据。常用 的数字滤波法有算数平均法、比较取舍法、中值法等等，可以 有效滤除干扰引起的瞬间跳变值，提高系统可靠性。 2.3 电路及程序的选择 图2 为停止按钮为常开的简单启停控制，图3 为停止按钮 为常闭的简单启停控制。 000000 按钮按下， 输出000600 ＝ 1， 停止按钮000001 按 下，000600 ＝ 0。如果以输出000600 ＝ 0 为安全状态，则从可 靠性角度来看图3 的可靠性要高。虽然000000、000001 都有发 生故障的可能，但输入电路开路的现象更为常见。采用图3电 路及程序，不论000000、000001 故障还是输入电路开路，输出 都为安全状态，保障了系统的可靠性。 2.4 优先程序设计 图4 为停止优先程序，图5 为启动优先程序。图4 中停止信 号000001 ＝ 0 时，输出信号000600 ＝ 0，当000001 ＝ 1时，且 启动信号000000 ＝ 1 时，输出000600 ＝ 1，称为停止优先程序。 图5 中只要启动信号000000 ＝ 1，输出000600 ＝ 1，当000000 ＝ 0 且停止信号000001 ＝ 0 时，输出000600 ＝ 0。在实际使用 时根据系统控制要求选择可靠性高的动作优先程序，可以改善 系统的可靠性。 2.5 互锁信号的处理 互锁信号处理不当，有时有可能造成意想不到的后果。如 电机正、反转信号互锁的问题。在电机正、反转切换时，由于 PLC 的输出是一个扫描周期后，对所有的输出集中进行刷新的， 所以正、反转输出几乎同时转换，即一个接触器断电释放，一 个得电吸合，它们同时动作，有可能断电接触器触点电弧尚未 熄灭时得电接触器触点已闭合，造成电源瞬时短路。在设计梯 形图时可利用定时器来避免这种情况，保证系统的可靠性。 图6 为利用定时器实现严格互锁程序图，000000为电机正 转切换信号，000001为电机反转切换信号，000002 为停止信 号。000060 为电机正转输出信号，000601 为电机反转输出信 号。在进行正、反转切换时，反转切换为正转时，000000 ＝ 1， 000601 ＝ 0，定时器TIM000 开始定时，2s 后000600 ＝ 1。 3、故障检测 实践证明，在设备地维护、检修过程中，利用PLC程序进 行自诊断，可以大大提高工作效率，对提高设备安全稳定运 行，有了可靠保障。 3.1 时间故障检测法 执行机构可靠动作，成为PLC 有效控制对象的关键。如接 触器、电磁阀是否可靠动作。这类问题可以采用图7 所示的程 序较好地解决。 图7 中000001 是连接输出接触器KM1 的常开触点，定时器 TIM000定时时间设定值比正常情况下接触器动作时间长25％左 右。若接触器KM1 在定时器定时范围内没有有效动作，则报警 输出000601 置位，由故障复位按钮清除。 3.2 逻辑故障检测法 机床控制系统在正常运行时，各个信号之间存在一定的逻 辑关系。当故障时，这种关系得到破坏，可以据此判断故障原 因。所以，可以事先编制好一些常见的故障程序加进用户程 序，当机床故障时，可以使机床得到有效地控制。 如某系统正常工作时，其输入信号000000、000001 和输出 信号000600、000601、000602 之间的正常逻辑关系为： 如图8 所示程序进行逻辑检测。001000、001001、001002 为合法状态标志，000603 为报警输出。可以看出，当000000、 000001、000600、000601、000602 的逻辑关系不是上述的三种时， 000603 ＝ 1，输出报警信号或停机。 4、结束语 PLC控制系统硬件是基础，软件是核心，PLC 程序设计的 好坏直接影响控制系统的性能和可靠性。在实际应用中，充分 利用PLC内部丰富的资源，充分了解控制系统的控制要求与工 艺流程，在软件设计时采用合适的抗干扰措施，可以大大提高 系统的可靠性。 参考文献： ［1］高钦和.PLC 控制系统故障检测及处理功能和实现［J］. 计算机自动测量与控制，2000（8）：8 － 11 ［2］OMRON CS/CJ 系列可编程控制器编程手册，2003年4月 作者简介：冷彬（1975 －），男，工程师。从事设备维修 与电气设计多年。 |
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