利用PLC设计故障诊断系统
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2009-05-27
17:10:02
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1引言
PLC 作为一种成熟稳定可靠的控制器，目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
PLC 系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。一个完善的 PLC 系统除了能够
正常运行，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处
理。故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的
意义和实用价值。
故障诊断一般有两种途径:故障树方法和专家系统方法。故障树方法利用系统的故障逻
辑结构进行逻辑推理，由错误的输出找到可能的输入错误。这种方法比较适用于系统结构
相对简单，各部分耦合少的情况。专家系统方法通过建立系统故障的知识库与推理机，计
算机借助现场的数据利用知识库和推理机进行深入的逻辑推理，找出故障原因。这种方法
适用于系统结构复杂，各部分耦合强的大型工业系统。
本文根据故障树推理与专家经验规则推理相结合的方法，以某火电厂输煤控制系统的设
计为例，介绍了一种利用 PLC 和上位计算机进行故障诊断的 PLC 系统设计。
2系统设计
故障诊断系统建立在基于 PLC 和上位计算机组成的控制系统上。PLC 在故障诊断系统
中的功能主要是完成输煤系统设备故障信号检测、预处理，转化存储并传输给上位计算机。
上位计算机由于具有强大的科学计算功能，利用专家知识和专家库，完成从故障特征到故
障原因的识别工作。并通过人机界面，给出故障定位，报告和解释故障诊断结果，并为操
作员给出相应的排除故障的建议。
3PLC 程序设计
在进行故障诊断设计时，首先必须对整个系统可能会发生的故障进行分析，得到系统的
故障层次结构，利用这种层次结构进行故障诊断部分的设计。以火电厂输煤控制系统的故
障结构为例。为了描述简单，这里作了一定的简化。 系统故障结构的层次性为故障诊断提
供了一个合理的层次模型。在进行系统的 PLC 梯形图程序设计时，应充分考虑到故障结构
的层次，合理安排逻辑流程。在引入故障输入点时应注意:必须将系统所有可能引起故障的
检测点引入 PLC，以便系统能及时进行故障处理;应在系统允许的条件下尽可能多的将最底
层的故障输入信息引入 PLC 的程序中，以便得到更多的故障检测信息为系统的故障自诊断
提供服务。
（1） 故障点的记录
为了得到系统的故障情况实现系统的故障自诊断，PLC 必须将所有故障检测点的状态反
映给内部寄存器，图 2 是用来记录故障点的部分程序。
IR4.02 是输入的 IO 节点，表示 A 侧皮带信号，当输煤系统使用 A 侧皮带正常运行时
4.02 的值为 1，当 4.02 变为 0 时，说明 A 侧皮带信号出了故障，此时利用上升沿微分指
令记录这次的信号跳变。这样这次事故就记录在 IR31.00 中。程序设计中将 IR31 作为记
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