設(shè)計(jì)可編程控制系統(tǒng)時(shí)的故障防范

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用了可編程序控制系統(tǒng)， 可編程序控制器能在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，但其構(gòu)成的控制系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)、安裝、 干擾等因素有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障。有些問(wèn)題是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周造成的。根據(jù)實(shí)踐中的經(jīng) 驗(yàn)和教訓(xùn)，本文闡述可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。

1、一個(gè)系統(tǒng)中使 用的成熟技術(shù)至少應(yīng)占到75%以上

“成熟技術(shù)”一是經(jīng)過(guò)一定的生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的 可編程控制器產(chǎn)品或類似設(shè)計(jì)，或者確定能在未來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)得起考驗(yàn)；二是設(shè)計(jì) 工作人員對(duì)于需要使用的技術(shù)要有經(jīng)驗(yàn)或有掌握它的能力。設(shè)計(jì)與配置一個(gè)可編程序控制 系統(tǒng)選用的技術(shù)與設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行。因?yàn)橐粋€(gè)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)，一旦做出來(lái)，要長(zhǎng)久 使用下去，難以找到機(jī)會(huì)反復(fù)修改。設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)和編程軟件，其中某些缺欠，可能一 直隱藏在已完成的系統(tǒng)中。若遇到發(fā)生破壞作用的條件，后果難以預(yù)料。

2、系 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)明而清晰

硬件結(jié)構(gòu)不要追求繁瑣，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)不要追求 交叉因素太多，要力求使用可編程序控制器自身配置的組網(wǎng)能力。在組成I/O機(jī)箱配套的 模板時(shí)，建議型號(hào)簡(jiǎn)單，力求一致，模板密度不宜過(guò)大。使用的結(jié)線點(diǎn)不宜過(guò)多，從目前 機(jī)箱的制造和配線工藝來(lái)看，輸入與輸出配線密度不能太高。

3、控制系統(tǒng)的功 能和管理系統(tǒng)的功能應(yīng)嚴(yán)格劃分界限

由于可編程序控制器組成的過(guò)程控制系統(tǒng) 中的實(shí)時(shí)性要求很高，而網(wǎng)絡(luò)通信是允許暫時(shí)失去通信聯(lián)系，過(guò)后自己能重新恢復(fù)，但是 在重新恢復(fù)之前這一間隔時(shí)間可編程序控制器會(huì)處于失控。另外，在用多個(gè)可編程序控制 器系統(tǒng)組成一個(gè)大系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于主控制的關(guān)鍵命令，除了使用可編程序控制器自身的網(wǎng)絡(luò) 通信傳送它的信息外，最好有使用它的I/O點(diǎn)做成的硬件聯(lián)鎖，特別是兩者之間“急?！?的處理；雖然兩個(gè)系統(tǒng)都在自身的通信掃描中互相變換著“停止”或“急?！泵睿?一方在急停故障時(shí)已經(jīng)停止運(yùn)行，另一方并未收到已停止的信息而照常運(yùn)行，其后果難測(cè) ?？删幊绦蚩刂破骺刂葡到y(tǒng)關(guān)鍵的“急停”應(yīng)先切除執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源，然后將其信號(hào)送入 可編程序控制器，這樣可取得設(shè)備安全保護(hù)的時(shí)間。

4、可編程序控制器的程序 要簡(jiǎn)明且可讀

用戶軟件的編寫是“平鋪直敘”，用戶軟件可看成是一個(gè)有序的 “黑盒子”系列，每個(gè)“黑盒子”按照結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言劃分，可分為幾種典型的語(yǔ)句。每個(gè)語(yǔ) 句方式、手法可能十分單調(diào)，但一定要明確。在設(shè)計(jì)與編寫這些語(yǔ)句時(shí)，若使用不易推理 的邏輯關(guān)系太多，或者語(yǔ)句因素太多，特殊條件太多，就會(huì)使人閱讀這些語(yǔ)句時(shí)十分難懂 。因此，一個(gè)可編程控制器的用戶軟件的可讀性，即編寫的軟件能為大多數(shù)人讀懂，能理 解可編程控制器在執(zhí)行這個(gè)語(yǔ)句時(shí)，“發(fā)生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能 單一而流暢，這是軟件在使用和維護(hù)時(shí)的重要條件。

5、可編程序控制系統(tǒng)在硬 件和軟件上的預(yù)置，有運(yùn)行檢測(cè)的關(guān)鍵監(jiān)視條件

可編程序控制系統(tǒng)配置了彩色 圖形工作站/屏幕監(jiān)視，但從價(jià)格及反映現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的時(shí)間來(lái)看，屏幕監(jiān)視尚不方便。關(guān)鍵 的故障，或者在關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備附近，可配置一些指示燈，它們可以用數(shù)字量輸出做成， 用來(lái)監(jiān)視程序的正常運(yùn)行，或用來(lái)調(diào)試程序，在指示燈旁配以功能標(biāo)牌，可幫助操作人員 確認(rèn)可編程序控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和及時(shí)反映故障。

6、設(shè)計(jì)大中型可編程序控 制系統(tǒng)時(shí)不要耗盡它的硬件和軟件資源

對(duì)于設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)，硬件上至少要保留 15%左右的冗余，在軟件編制時(shí)，同樣要估計(jì)用戶軟件對(duì)計(jì)算機(jī)資源的需要與用量。尤其 對(duì)中間繼電器，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的使用，要留有余地。因?yàn)樵谡{(diào)試和運(yùn)行后，軟件總會(huì)被 修改、補(bǔ)充，甚至重新編制。已編制的軟件讓人無(wú)法修改和完善，在工程上是不實(shí)際的。

7、合理地配置可編程序控制器系統(tǒng)的冗余

可編程序控制系統(tǒng)可能做出 多種方式的冗余，中央處理器的雙機(jī)熱備、冷備冗余是常見的方式。另外，雙系統(tǒng)冗余， 即中央處理器和全部的輸入、輸出、組網(wǎng)通信完全冗余，其價(jià)格和實(shí)用性雖然在許多工程 項(xiàng)目中難以被人接受，但在有毒、有害的化工生產(chǎn)環(huán)境這種冗余很有必要。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中 ，要使配置冗余方式較為經(jīng)濟(jì)而又實(shí)用，力求使故障縮小在本設(shè)備身上。不要因某一設(shè)備 發(fā)生故障，引起工藝流程中相關(guān)設(shè)備運(yùn)行或狀態(tài)受到?jīng)_擊。

以上闡述的幾個(gè)方 面，是在可編程序控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，要格外重視的問(wèn)題，只有在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，考 慮周到，系統(tǒng)投入運(yùn)行之后，設(shè)計(jì)人員才能少些遺憾