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西门子PLC控制系统的故障检测及处理方式
一、控制系统可靠性降低的主要原因 (西门子S7-1200系列PLC产品)
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、机械触点抖动，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。
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
根据以上PLC会遇到的不同场景及可能发生的问题，我们可以根据不同的问题进行简单的分析进行解决:
在自动控制系统的设计中我们设计了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6ES7134-4MB02-0AB0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、故障动态检测 （西门子S7-1500系列PLC产品）
系统工作过程中，敏感元件、控制元件及控制器本身随时都可能出现故障和错误。为了能及时检测到故障的存在，系统通过软件的设计实现系统运行过程中对故障的实时动态检测。
该设备的控制系统实质上是一个系统状态的顺序控制过程，基于PLC特殊的周期扫描运行机制，控制程序的设计通过3个功能模块的设计来完成：输入信号检测模块，完成对外部各开关量和模拟量反馈信号的检测及转换；系统状态转换模块，检测信号、历史状态和实际要求，确定系统的当前状态；输出信号转换模块，根据系统当前状态，确定各控制信号的状态。PLC在一个扫描周期内依次执行上述3个功能，在扫描周期的***后，实现对输出端口的刷新，完成系统控制功能。实现故障的动态检测功能就是在上述3个功能模块后，加入故障检测模块，以判断整个控制过程是否正常，故障动态检测和处理过程如图2所示。
图2 故障动态检测及处理过程示意图
1、输入信号相容性检查
控制器的外部开关量和模拟量输入信号，由于噪声、干忧、开关的误动作、模拟量信号误差等因素的影响，不可避免会形成输入信号的错误，引起程序判断的失误，造成事故。因此在PLC完成对输入信号的检测后，要对其正确性进行检查，主要是进行输入信号的相容性检查，包括：开关信号之间的状态是否矛盾，模拟量值的变化范围是否正常、开关
量信号与模拟量信号之间是否一致，以及各信号的时序关系是否正确。
图3 对开关信号逻辑关系的检查
以两个状态相反的开关信号为例，在PLC的一个扫描周期内，两个信号不可能同时为”1”，也不可能同时为”0”。可以根据此类开关信号相互间的逻辑关系，通过梯形图的编制来判断敏感元件或电路是否存在故障。图3中，X00010和X00011为故障标志位，当两个输入信号同时为“0”或同时为“1”时，3000为“1”，此信号锁存，以便故障处理程序进行查询。
四、故障的分级处理
对故障信息是通过分级进行处理的（参见图2）：
1、一级故障：
可能产生严重后果的故障，如“多一”故障等，要求系统立即停机，并向操作人员声光报警。当故障检测软件检测到一级故障时，由故障处理模块直接控制PLC输出端口的状态。
2、二级故障：
6ES7134-6HB00-0DA1可能对控制过程产生影响，软件无法进行自纠正的故障，控制程序将转入暂停，各输出端口置为初始状态，并向操作人员声光报警，操作人员处理后，再继续执行程序。
3、三级故障：
对控制过程不立即产生影响，由故障处理程序进行自纠正处理，并通过信号输出模块屏蔽错误信号，同时向操作人员作声报警。一段时间后，如故障仍然存在，则故障升级。
4、四级故障：
程序检测到的一般性错误或异常，只记忆并向操作人员作出相应的指示，控制程序继续执行。
（本文摘自网络，若您还想了解更多西门子PLC产品信息，请咨询电话：18502153639--彭，欢迎前来咨询合作！）
