摘要：利用PLC內(nèi)部富余資源，實現(xiàn)對PLC外部輸入控制電器的短路和開路故障檢測。探討了設計思路，給出了實際控制電器短路和開路故障的檢測梯形圖。
關鍵詞：控制電器；短路；開路；梯形圖；檢測
一、引言
可編程序控制器（PLC）突出的特點是可靠性高，在以PLC為主組成的PLC控制系統(tǒng)中絕大部分故障來自外部控制電器，如由按鈕，行程開關等的損壞所引起�？刂齐娖鞯墓收戏譃閮深悾阂活愂强刂齐娖鞯挠|點產(chǎn)生氧化膜，使觸點無法閉合而產(chǎn)生開路故障；另一類是控制電器觸點熔合而產(chǎn)生短路故障。這都將影響PLC控制系統(tǒng)的正常工作。為能快速準確地對PLC控制系統(tǒng)中控制電器的故障進行檢測，探討利用PLC內(nèi)部富余的器件對PLC輸入控制電器的開路與短路故障進行自動診斷，以便及時排除故障，保證PLC控制系統(tǒng)的正常運行。
二、輸入控制電器短路故障的檢測
1、短路故障的分析與設計
為檢測出某控制電器的短路故障，可在梯形圖有關的步序段中串聯(lián)上被檢測電器的常開點，當該電器常開點變?yōu)殚]合即出現(xiàn)短路故障時，則立即接通輸出繼電器，此繼電器為PLC輔助繼電器，使有關的輸出設備停止工作，并使故障指示燈亮，以使操作人員迅速發(fā)現(xiàn)故障并判斷出原因。為避免在步序轉換瞬間有些被檢測電器的常開點閉合，致使故障指示出現(xiàn)短暫的錯誤，可根據(jù)需要設置若干個定時器，使步轉換時間相同且有間隔的步共用一個定時器。定時器的常開點串聯(lián)在相應的步序段中，時間設定值略大于步轉換時間，這樣就不會出現(xiàn)錯誤的故障指示。若在每一步序段中設置一個由PLC內(nèi)部輔助繼電器組成的步序狀態(tài)指示器，將指示器的常開點與上述定時器的常開點和故障輸出繼電器串聯(lián)起來，就可實現(xiàn)利用步序狀態(tài)指示器對該步進行故障檢測。只有系統(tǒng)運行到該步才能檢測出有關的故障電器。
PLC控制系統(tǒng)的輸入控制電器可能多達幾十甚至上百個，即系統(tǒng)有幾十甚至上百個步序段，而狀態(tài)寄存器的觸點只能使用一次。若按步序指令編制程序，為檢測故障就需另選內(nèi)部輔助繼電器作為狀態(tài)指示器。這樣不僅占用了大量輔助繼電器，而且使梯形圖相當復雜。在這種情形之下，采用移位寄存器的編程方法來編制程序比較理想。這樣不僅可以利用移位寄存器對眾多步序段系統(tǒng)進行控制，而且可利用PLC內(nèi)部豐富的輔助繼電器作為步序狀態(tài)指示器，從而實現(xiàn)對眾多輸入控制電器的故障檢測。
2、故障檢測的選擇
假若在每一步序段對所有的輸入控制電器全部進行檢測，這將使梯形圖非常繁雜。經(jīng)分析和實際運用證明，不需要在每步序段對所有輸入控制電器進行短路檢測，只要在某步序段檢測一個有關的輸入電器即可。一般選取每一步序段中LD指令的控制電器，即開始某段程序的控制電器。
三、輸入控制電器開路故障的檢測
1、開路故障的分析與設計
在PLC控制系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，每一步序都有一定的時間間隔。若輸入控制電器出現(xiàn)了開路故障，則系統(tǒng)將無法轉入下一步的工作而停頓。故必須檢測出控制電器的開路故障。要檢測開路故障只要將有關步序的步序狀態(tài)指示器的常開點和下一步步序狀態(tài)指示器常閉點及定時器的線圈串聯(lián)起來，在該步序段開始時立即定時，當該步序段結束并轉入下一步后使定時器復位。若系統(tǒng)在定時器設定時間內(nèi)結束該步，定時時間到，則其常開點閉合，指示出故障信號。定時器的定時值的選取需要注意以下兩點：一是保證系統(tǒng)迅速檢測出開路故障；二是準確的定時時間（即步進時間）需要現(xiàn)場調(diào)試確定。
2、故障檢測的選擇
對大量輸入控制電器進行開路檢測必將占用較多的定時器，而PLC內(nèi)部定時器數(shù)量有限，故對控制電器的檢測可作如下處理：
（1）對于步序時間相同且有間隔的步可共用一個定時器。
（2）開路故障檢測選取某步序段前OUT的控制電器。
（3）選擇故障率高的控制電器進行檢測。
四、故障檢測的設計
1、瓶簽檢測系統(tǒng)
瓶簽檢測系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 瓶簽檢測線
系統(tǒng)中有光電開關0001和0002檢查傳送帶上的瓶子。若檢測到無標簽的瓶子則0001通，這時系統(tǒng)控制一個機械手從A傳送帶拿開并放到B傳送帶上。當機械手回到始位后，機械手原始位置0004檢測接通，同時系統(tǒng)還對無標簽的瓶子進行計數(shù)，當計數(shù)值達到設定值時報警燈亮。
2、控制系統(tǒng)梯形圖
設計出C系列PLC控制系統(tǒng)梯形圖如圖2所示。
摘要：利用PLC內(nèi)部富余資源，實現(xiàn)對PLC外部輸入控制電器的短路和開路故障檢測。探討了設計思路，給出了實際控制電器短路和開路故障的檢測梯形圖。
關鍵詞：控制電器；短路；開路；梯形圖；檢測
一、引言
可編程序控制器（PLC）突出的特點是可靠性高，在以PLC為主組成的PLC控制系統(tǒng)中絕大部分故障來自外部控制電器，如由按鈕，行程開關等的損壞所引起�？刂齐娖鞯墓收戏譃閮深悾阂活愂强刂齐娖鞯挠|點產(chǎn)生氧化膜，使觸點無法閉合而產(chǎn)生開路故障；另一類是控制電器觸點熔合而產(chǎn)生短路故障。這都將影響PLC控制系統(tǒng)的正常工作。為能快速準確地對PLC控制系統(tǒng)中控制電器的故障進行檢測，探討利用PLC內(nèi)部富余的器件對PLC輸入控制電器的開路與短路故障進行自動診斷，以便及時排除故障，保證PLC控制系統(tǒng)的正常運行。
二、輸入控制電器短路故障的檢測
1、短路故障的分析與設計
為檢測出某控制電器的短路故障，可在梯形圖有關的步序段中串聯(lián)上被檢測電器的常開點，當該電器常開點變?yōu)殚]合即出現(xiàn)短路故障時，則立即接通輸出繼電器，此繼電器為PLC輔助繼電器，使有關的輸出設備停止工作，并使故障指示燈亮，以使操作人員迅速發(fā)現(xiàn)故障并判斷出原因。為避免在步序轉換瞬間有些被檢測電器的常開點閉合，致使故障指示出現(xiàn)短暫的錯誤，可根據(jù)需要設置若干個定時器，使步轉換時間相同且有間隔的步共用一個定時器。定時器的常開點串聯(lián)在相應的步序段中，時間設定值略大于步轉換時間，這樣就不會出現(xiàn)錯誤的故障指示。若在每一步序段中設置一個由PLC內(nèi)部輔助繼電器組成的步序狀態(tài)指示器，將指示器的常開點與上述定時器的常開點和故障輸出繼電器串聯(lián)起來，就可實現(xiàn)利用步序狀態(tài)指示器對該步進行故障檢測。只有系統(tǒng)運行到該步才能檢測出有關的故障電器。
PLC控制系統(tǒng)的輸入控制電器可能多達幾十甚至上百個，即系統(tǒng)有幾十甚至上百個步序段，而狀態(tài)寄存器的觸點只能使用一次。若按步序指令編制程序，為檢測故障就需另選內(nèi)部輔助繼電器作為狀態(tài)指示器。這樣不僅占用了大量輔助繼電器，而且使梯形圖相當復雜。在這種情形之下，采用移位寄存器的編程方法來編制程序比較理想。這樣不僅可以利用移位寄存器對眾多步序段系統(tǒng)進行控制，而且可利用PLC內(nèi)部豐富的輔助繼電器作為步序狀態(tài)指示器，從而實現(xiàn)對眾多輸入控制電器的故障檢測。
2、故障檢測的選擇
假若在每一步序段對所有的輸入控制電器全部進行檢測，這將使梯形圖非常繁雜。經(jīng)分析和實際運用證明，不需要在每步序段對所有輸入控制電器進行短路檢測，只要在某步序段檢測一個有關的輸入電器即可。一般選取每一步序段中LD指令的控制電器，即開始某段程序的控制電器。
三、輸入控制電器開路故障的檢測
1、開路故障的分析與設計
在PLC控制系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，每一步序都有一定的時間間隔。若輸入控制電器出現(xiàn)了開路故障，則系統(tǒng)將無法轉入下一步的工作而停頓。故必須檢測出控制電器的開路故障。要檢測開路故障只要將有關步序的步序狀態(tài)指示器的常開點和下一步步序狀態(tài)指示器常閉點及定時器的線圈串聯(lián)起來，在該步序段開始時立即定時，當該步序段結束并轉入下一步后使定時器復位。若系統(tǒng)在定時器設定時間內(nèi)結束該步，定時時間到，則其常開點閉合，指示出故障信號。定時器的定時值的選取需要注意以下兩點：一是保證系統(tǒng)迅速檢測出開路故障；二是準確的定時時間（即步進時間）需要現(xiàn)場調(diào)試確定。
2、故障檢測的選擇
對大量輸入控制電器進行開路檢測必將占用較多的定時器，而PLC內(nèi)部定時器數(shù)量有限，故對控制電器的檢測可作如下處理：
（1）對于步序時間相同且有間隔的步可共用一個定時器。
（2）開路故障檢測選取某步序段前OUT的控制電器。
（3）選擇故障率高的控制電器進行檢測。
四、故障檢測的設計
1、瓶簽檢測系統(tǒng)
瓶簽檢測系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 瓶簽檢測線
系統(tǒng)中有光電開關0001和0002檢查傳送帶上的瓶子。若檢測到無標簽的瓶子則0001通，這時系統(tǒng)控制一個機械手從A傳送帶拿開并放到B傳送帶上。當機械手回到始位后，機械手原始位置0004檢測接通，同時系統(tǒng)還對無標簽的瓶子進行計數(shù)，當計數(shù)值達到設定值時報警燈亮。
2、控制系統(tǒng)梯形圖
設計出C系列PLC控制系統(tǒng)梯形圖如圖2所示。
圖2 瓶簽檢測PLC控制系統(tǒng)梯形圖
3、控制電器開路故障檢測
需要檢測的控制電器有光電開關0001和0002，停止按鈕0003和機械手原始位置檢測0004。根據(jù)上述思路設計出輸入控制電器的開路故障檢測梯形圖，如圖3所示。
圖3 輸入控制電路開路故障檢測梯形圖
4、控制電器短路故障檢測
需要檢測的控制電器與開路時相同。設計出控制電器短路故障檢測梯形圖，如圖4所示。
圖4 輸入控制電器短路故障檢測梯形圖
5、幾點說明
（1）鑒于瓶簽檢測系統(tǒng)輸出點較少，PLC內(nèi)部剩余了較多輸出點，所以在設計中使用較為簡單的方法實現(xiàn)對控制電器的故 障檢測，各個被檢測電器的每種故障由一個獨立輸出點予以顯示，使故障的顯示一一對應，清晰明了。
(2）若控制系統(tǒng)比較復雜，輸入控制電器和輸出設備較多，使輸出點數(shù)富余較少時，為減少故障顯示所占用的輸出點數(shù)，需加入狀態(tài)指示器，可采用8421碼來分配故障顯示燈（輸出點對應的指示燈），而程序作相應的調(diào)整就可以了。
五、結束語
PLC的內(nèi)部資源如輸出繼電器、輔助繼電器、定時器等，一般情形之下均未被完全利用，所以可利用這些內(nèi)部富余的電器對PLC外部的輸入控制電器進行故障自動檢測。該檢測無需任何外部元器件和經(jīng)費就可實現(xiàn)。這對于保證PLC控制系統(tǒng)的正常運行具有重要意義。
圖2 瓶簽檢測PLC控制系統(tǒng)梯形圖
3、控制電器開路故障檢測
需要檢測的控制電器有光電開關0001和0002，停止按鈕0003和機械手原始位置檢測0004。根據(jù)上述思路設計出輸入控制電器的開路故障檢測梯形圖，如圖3所示。
圖3 輸入控制電路開路故障檢測梯形圖
4、控制電器短路故障檢測
需要檢測的控制電器與開路時相同。設計出控制電器短路故障檢測梯形圖，如圖4所示。
圖4 輸入控制電器短路故障檢測梯形圖
5、幾點說明
（1）鑒于瓶簽檢測系統(tǒng)輸出點較少，PLC內(nèi)部剩余了較多輸出點，所以在設計中使用較為簡單的方法實現(xiàn)對控制電器的故 障檢測，各個被檢測電器的每種故障由一個獨立輸出點予以顯示，使故障的顯示一一對應，清晰明了。
(2）若控制系統(tǒng)比較復雜，輸入控制電器和輸出設備較多，使輸出點數(shù)富余較少時，為減少故障顯示所占用的輸出點數(shù)，需加入狀態(tài)指示器，可采用8421碼來分配故障顯示燈（輸出點對應的指示燈），而程序作相應的調(diào)整就可以了。
五、結束語
PLC的內(nèi)部資源如輸出繼電器、輔助繼電器、定時器等，一般情形之下均未被完全利用，所以可利用這些內(nèi)部富余的電器對PLC外部的輸入控制電器進行故障自動檢測。該檢測無需任何外部元器件和經(jīng)費就可實現(xiàn)。這對于保證PLC控制系統(tǒng)的正常運行具有重要意義。