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產(chǎn)品品牌：AB/羅克韋爾
產(chǎn)品型號：1785-L60B
大量的工程實踐表明，PLC外部輸入、輸出設(shè)備的故障率遠遠高于PLC本身的故障率，而這些設(shè)備出現(xiàn)故障后，PLC一般不能覺察出來，可能使故障擴大，直至強電保護裝置動作后才停機，有時甚至會造成設(shè)備和人身事故。停機后，查找故障也要花費很多時間。為了及時發(fā)現(xiàn)故障，在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。
現(xiàn)代的PLC擁有大量的軟件資源，如FX2N系列PLC有幾千點輔助繼電器、幾百點定時器和計數(shù)器，有相當大的裕量，可以把這些資源利用起來，用于故障檢測。
?。?）超時檢測機械設(shè)備在各工步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以以這些時間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號，相應(yīng)的外部執(zhí)行機構(gòu)開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的設(shè)定值比正常情況下該動作的持續(xù)時間長20％左右。例如設(shè)某執(zhí)行機構(gòu)（如電動機）在正常情況下運行50s后，它驅(qū)動的部件使限位開關(guān)動作，發(fā)出動作結(jié)束信號。若該執(zhí)行機構(gòu)的動作時間超過60s（即對應(yīng)定時器的設(shè)定時間），PLC還沒有接收到動作結(jié)束信號，定時器延時接通的常開觸點發(fā)出故障信號，該信號停止正常的循環(huán)程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時采取排除故障的措施。
?。?）邏輯錯誤檢測在系統(tǒng)正常運行時，PLC的輸入、輸出信號和內(nèi)部的信號（如輔助繼電器的狀態(tài)）相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號，則說明出現(xiàn)了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。例如某機械運動過程中先后有兩個限位開關(guān)動作，這兩個信號不會同時為ON狀態(tài)，若它們同時為ON，說明至少有一個限位開關(guān)被卡死，應(yīng)停機進行處理。
3．消除預(yù)知干擾
某些干擾是可以預(yù)知的，如PLC的輸出命令使執(zhí)行機構(gòu)（如大功率電動機、電磁鐵）動作，常常會伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號，它們產(chǎn)生的干擾信號可能使PLC接收錯誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時間內(nèi)，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號，在干擾易發(fā)期過去后，再取消封鎖。
采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)
某些控制系統(tǒng)（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求有高的可靠性，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，由此引起停產(chǎn)或設(shè)備損壞將造成大的經(jīng)濟損失。因此，僅僅通過提高PLC控制系統(tǒng)的自身可靠性是滿足不了要求。在這種要求高可靠性的大型系統(tǒng)中，常采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)來有效地解決上述問題。
1．冗余系統(tǒng)
所謂冗余系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有多余的部分，沒有它系統(tǒng)照樣工作，但在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，這多余的部分能立即替代故障部分而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。冗余系統(tǒng)一般是在控制系統(tǒng)中重要的部分（如CPU模塊）由兩套相同的硬件組成，當某一套出現(xiàn)故障立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的I/O模塊，取決于系統(tǒng)對可靠性的要求程度。
兩套CPU模塊使用相同的程序并行工作，其中一套為主CPU模塊，一塊為備用CPU模塊。在系統(tǒng)正常運行時，備用CPU模塊的輸出被禁止，由主CPU模塊來控制系統(tǒng)的工作。同時，主CPU模塊還不斷通過冗余處理單元（RPU）同步地對備用CPU模塊的I/O映像寄存器和其它寄存器進行刷新。當主CPU模塊發(fā)出故障信息后，RPU在1～3個掃描周期內(nèi)將控制功能切換到備用CPU。I/O系統(tǒng)的切換也是由RPU來完成。
a)冗余系統(tǒng)b)熱備用系統(tǒng)
2．熱備用系統(tǒng)
熱備用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較冗余系統(tǒng)簡單，雖然也有兩個CPU模塊在同時運行一個程序，但沒有冗余處理單元RPU。系統(tǒng)兩個CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進行通信來完成的。兩套CPU通過通訊接口連在一起。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，由主CPU通知備用CPU，并實現(xiàn)切換，其切換過程一般較慢。
PLC在當前工廠中是自動化生產(chǎn)的重要組成部分，為了保證它在生產(chǎn)中的穩(wěn)定、安全和可靠，必須對它進行合理的設(shè)計。
（一）分析被控對象并提出控制要求
詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計任務(wù)書。
（二）確定輸入／輸出設(shè)備
根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點數(shù)。
（三）選擇PLC
PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇，詳見本章第二節(jié)。
?。ㄋ模┓峙銲/O點并設(shè)計PLC外圍硬件線路
1.分配I/O點
畫出PLC的I/O點與輸入／輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第２步中進行。
2.設(shè)計PLC外圍硬件線路
畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入可編程控制器的控制電路等。
由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。
程序設(shè)計
1.程序設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計方法來設(shè)計PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容：
1）初始化程序。
在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對某些數(shù)據(jù)區(qū)、計數(shù)器等進行清零，對某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進行恢復(fù)，對某些繼電器進行置位或復(fù)位，對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。
2）檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對，一般在程序設(shè)計基本完成時再添加。
3）保護和連鎖程序。
保護和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。
2.程序模擬調(diào)試
程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。
1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時效性較強。
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