摘要：近几年，我国科技发展的十分迅速，各行各业技术水平均有显著提升。PLC控制系统的应用是推动我国工业化生产智能化、高效化的自动化控制技术之一，其中PLC控制系统运行的稳定性是确保工业生产进程高效性、稳定性的重要前提。基于此，首先简要概述了典型PLC控制系统的组成结构及常见故障类型，具体分为外部设备故障、硬件设备故障以及现场设备故障三种，并探讨了PLC控制系统故障特性，然后针对三类常见PLC控制系统故障类型，分类探讨了故障的诊断及处理措施。
关键词：PLC控制系统；故障特性；诊断探讨
引言
PLC控制系统是一种基于“可编程序控制器”的智能化控制仪表，它是当今我国工业化生产自动化控制系统中的关键设备。PLC控制系统之所以能在工业生产中得以大规模推广使用，主要基于其对控制系统把控的可靠性、实效性以及便捷性等技术优势。然而，PLC控制系统在发挥自身作用的同时难免出现一些系统故障问题，如常见的外围设备故障以及信息输入／输出回路故障等。基于此背景，实际工业化生产中，分析PLC控制系统的故障特性，研究其故障诊断技术和方法，已逐渐成为保障PLC控制系统可靠性，提高企业经济效益的重要环节。
1PLC控制系统常见故障分类概述
1.1外部设备故障
外部设备故障通常是由于设备（如各种连接开关、传感器、负载等）自身质量或使用寿命等主观因素引起，其是整个PLC控制系统发生率最高的一类故障。
1.2硬件设备故障
硬件故障的发生通常是因系统内各种硬件模板，尤其是Ｉ／Ｏ模板，一旦超负荷使用或出现老化，就会引起连锁性的硬件故障。而且此类硬件故障通常发生在系统局部，故障现象明显，容易察觉。
1.3现场设备故障
偶然性故障和固定性故障通常是常见的两类现场设备故障。一般遇到偶然性故障可首先采取系统重启的措施，通常可以排除绝大多数系统性故障。此外，如果重启系统不能排除此类故障，则可定性为固定性故障，一般可通过排查各种软硬件设备来进行诊断。其中硬件故障的排查如上所述，软件故障通常是由于PLC控制系统内部编程时，软件自身存在的漏洞所致。一般软件开发时不可避免地会存在一些错误，尤其是未经过严密测试流程的软件。此外，固定性故障通常是由于PLC控制系统的设计缺陷或运行年限太久而导致。
2PLC控制系统中的故障特性分析
对于PLC控制系统中的故障进行研究的时候，在进行分析的时候，主要就是将故障发生期划分为三个时期：早期故障期，偶发故障期以及损耗故障期。根据实际经验以及数据显示，控制系统发生的故障特点就是在早期投入使用的过程中故障发生的几率比较大，随着使用时间的加长故障会逐渐减少，当系统运行的时候发生的故障的时候，大部分故障是偶然发生的，并且数量是有限的；但是当系统处于损耗故障阶段的时候，故障出现的几率又逐渐上升。
当系统处于早期故障阶段的时候，故障发生的概率呈现出跨度比较大的变化趋势，故障发生的几率由高到低突变。造成这种现象的原因就是当系统刚开始投入使用的时候，其会有一些缺陷以及不稳定的因素表现出来，当发现问题的时候进行不断的检测与维修，这就会使故障发生的概率越来越小。当统处于偶发故障期的时候，运行过程中故障发生的几率是偏低的，并且故障的发生是偶然的，这一时段是系统运行状态最好的阶段。当控制系统处于损耗故障期时，由于控制系统设备运行时间长，磨损程度随着时间的加长不断的增加，这就导致其运行中发生的故障概率升高。
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3常见PLC控制系统故障诊断及处理措施探讨
3.1外部设备故障诊断与处理
在工业调试中，PLC控制系统的主机电源故障是常见的外部设备故障，尤其是变送器供电电源，其与PLC控制系统直接相连的电器电源通常抗干扰能力较差，主要是因为其未采取足够的隔离措施。因此，针对此现象，可以在PLC控制系统电源的选择阶段优先选用隔离性较好的电源，同时也可以通过配备小电容的配电器或者采用多次隔离等措施来增强PLC控制系统的抗干扰能力。
此外，针对空间辐射干扰现象，应以提高PLC控制系统控制室管理水平为目的，充分考虑外界环境因素的干扰，如空气、灰尘等，定期对PLC主机设备进行清洁维护。同时，相关操作人员应严格遵循各项操作规程。一般PLC控制系统的接地方式采用一点接地以及串联一点接地的方式，但实际操作中常会存在接地方式混乱的现象，所以难免会产生一定的干扰性故障。针对此类故障，通常可通过检查屏蔽层以及绝缘层的连接状况来进行故障诊断。
3.2硬件设备故障诊断与防护
端口设备故障是常见的硬件设备故障，一般是指Ｉ／Ｏ模块内在的故障，其主要故障处理措施也是基于屏蔽干扰，一般以外部干扰源为基础，对识别的主要干扰源进行屏蔽隔离。为降低电磁干扰，在实际的工业生产中，一般可通过分层铺设来最大限度地减小电磁干扰现象。
3.3现场设备故障诊断与维护
针对发生率较高的现场设备故障维护，一般要遵循“识别—诊断—处理／维护”的基本流程，其中关键的维护要点包括以下几点：①元器件的选用应以性能优良及使用寿命长短为依据进行科学选择，还应同时优化元器件的外部工作环境，延长其使用寿命，减少故障发生率；②仪表设备的安装通常要严格按照安装说明执行，尤其信号线的屏蔽层要合理接地、分层铺设，提高其抗干扰能力；③阀门设备故障是现场设备维护中较为复杂的故障之一，因为其种类繁多，均须分类处理。如对于阀门的腐蚀、损坏现象，可通过修补更换来解决，而阀门填料渗漏则须进行压紧或更换处理。此外，对于最常见的阀门坏死，要进行故障排除，检查其是否因未及时清洁而卡住，同时还要检查其压力是否正常，以及定位器信号状态是否正常等。
4PLC控制系统故障诊断技术应用前景展望
4.1PLC控制系统故障诊断专家系统
根据行业研究现状调研发现，PLC控制系统故障诊断专家系统是目前研究较多的一类PLC控制系统故障诊断技术。通常PLC控制系统故障专家系统的组成结构是基于知识库、推理机、全局数据路、解释机制、知识获取机制以及用户界面六大模块设计而成。对于其功能组成，可细分为专家系统运行和知识库管理两大板块。此外，其系统功能主要是用于PLC控制系统的故障原因排查，主要是基于实时故障以及内置规则进行推理来实现，同时还能根据诊断结果给出相应的处理方法及维护建议。
4.2基于人工神经网络的PLC控制系统故障诊断技术
基于人工神经网络的PLC控制系统故障诊断技术是当今较为前沿的PLC控制系统故障诊断技术，目前其理论研究较多，但实际应用普及率较低。但该技术具有以下优点：该技术无须向PLC控制系统预置故障诊断程序，可大大缩短扫描周期；具备强大的神经网络和数据算法；具备离线分析数据的能力等。虽然该技术还未得到普及，相信以其自身的技术优势，在不久的将来其必将引领PLC控制系统故障诊断的主流发展方向。
5结语
综上可知，PLC控制系统的应用对当今企业工业生产过程的自动化带来了巨大的便利，而提高PLC控制系统的故障诊断技术及诊断方法是保障PLC控制系统运行可靠性的重要环节。本文简单介绍了PLC控制系统中故障的种类以及诊断故障的方法，希望读者对其有简单的了解。
参考文献：
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[3]楼晓春.PLC控制系统外部故障的自诊断设计[J].轻工机械,2008(03):67-69.
论文作者:张建宁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：故障论文; 控制系统论文; 设备论文; 故障诊断论文; 发生论文; 系统论文; 技术论文; 《电力设备》2019年第6期论文;