为了延长plc控制系统的寿命，需要在系统设计和生产中对设备消耗和元器件设备的故障点有一个清晰的估计，即知道整个系统的哪些部分最容易出现故障，以便采取措施。摘要:以我厂1号特种水泥线PLC过程控制系统为例，分析了PLC过程控制系统的故障分布规律，希望对PLC过程控制系统的系统设计和维护有所帮助。
1.系统故障的概念系统故障一般指整个生产控制系统的总故障，分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括CPU、主机箱、扩展机箱、I/O模块以及相关的网络和外部设备。现场控制设备包括I/O端口和现场控制和检测设备，如继电器、接触器、阀门、电机等。
2.系统故障统计、分析和处理(1)我厂特种水泥1号线过程控制系统简介
2000年，系统改造采用了以日本Erling公司A2系列PIC为核心的PLC过程控制系统。
该系统有两个集中控制室:窑尾控制室和窑头控制室，其中窑头控制室为主站；2个现场工作站:窑尾原料自动配料工作站和窑尾球团托盘自动加水造球工作站；两套电视监视系统:预热器入口进料监视和窑头电视看火。工作站是独立的微机自动控制系统，只与主站进行模拟量通讯，与开关量联锁。主站和从站之间采用帧同步全双工通信方式；
(2)系统故障数据统计
据统计，系统故障总数为126起，其中PLC故障的比例约为4.7%，部分现场故障的比例约为95.3%。对比其他PLC过程控制系统的故障数据，考虑到系统运行时间不是很长，这个比例接近一般PLC过程控制系统的故障分布规律，具有一定的普适性。一般来说，PIC的故障率在5%左右，现场控制设备的故障率在95%左右。
(3)系统故障分析和处理PLC主机系统
在供电系统和通信网络系统中，PLC主机系统最容易出现故障。当电源连续工作并散热时，电压和电流的波动和冲击是不可避免的。并且外界对通信网络干扰的可能性很大，外部环境是造成外部通信设备故障的最大因素之一。系统的总线损坏主要是因为现在大部分PLC都是插件结构。插件模块长期使用会造成局部印制板或底板、连接器接口等处的总线损坏。在空气温度变化和湿度变化的影响下，母线的塑料老化，印刷电路老化，触点氧化等。是系统总线丢失的原因。因此，在设计和处理系统故障时，应考虑空气、灰尘、紫外线等因素对设备的损害。目前PLC的主存多采用可擦写ROM，其使用寿命主要与制造工艺有关，还有背板的电源和CPU模块的工艺水平。目前PLC的中央处理器采用高性能处理芯片，故障率已经大大降低。对于PLC主机系统故障的预防和处理，主要措施是提高集控室的管理水平，增加散热措施，定期除尘，使PLC的外部环境满足其安装运行要求；同时，在维护系统时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为破坏主机系统。
PLC的I/o端口PLC最大的弱点就是I/O口。PLC的技术优势在于它的I/O口。在主机系统技术水平差不多的情况下，I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此也是PLC损坏的突出环节。为了减少I/O模块的故障，必须减少外部干扰的影响。首先要按其要求使用，不能随意降低其外部防护设备。其次要分析主要干扰因素，对主要干扰源进行隔离或处理。
现场控制设备在整个过程控制系统中，现场是最容易出现故障的地方。表2列出了站点中最容易出现故障的几个方面。
1)第一类故障点(也是故障最多的地方)在继电器和接触器。比如在这条生产线的PLC控制系统的日常维护中，电器备件消耗最大的就是各种继电器或者空气开关。主要原因，除了产品本身，就是现场环境比较恶劣，接触器触点容易着火或氧化，进而发热变形，直至无法使用。该生产线的现场控制箱均为密闭性良好的机柜，其内部组件的使用寿命明显长于开放式机柜中的其他组件。因此，要减少此类故障，应尽量选用高性能继电器，改善元器件的使用环境，减少更换频率，以降低其对系统运行的影响。2)第二类故障多发生在阀门或闸板等设备中，因为这类设备关键执行部件的相对位移一般较大，或者需要电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者采用电动执行机构来推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等环节稍有故障就会导致错误或故障。长期使用和缺乏维护，机械和电气故障是故障的主要原因。因此，需要在系统运行时加强对此类设备的巡视检查，及时处理发现的问题。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等。，保证了整个控制系统的有效性。
3)第三类故障点可能出现在开关、极限位置、安全保护和现场操作中的某些部件或设备上。原因可能是由于长期的磨损，或者由于长期不用而腐蚀老化。比如这条生产线窑尾料球库上的走布小车来回移动频繁，现场灰尘大，接近开关的触点变形、氧化、被灰尘堵塞等。，导致触头接触不良或机构动作不灵敏。这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备始终处于良好状态。对于限位开关，尤其是重型设备上的限位开关，除了定期维护外，还应在设计过程中增加多重保护措施。
4)第四种故障点可能发生在PLC系统的子设备上，如接线盒、接线端子、螺栓螺母等。这种故障的原因除了设备本身的制造工艺外，还与安装工艺有关。比如有人认为电线和螺丝连接越紧密越好。但在二次维护时容易造成拆卸困难，在大力拆卸时容易造成连接器及其附近部件的损坏。长期的引燃和腐蚀也是故障的原因。根据工程经验，这种故障一般很难发现和修复。因此，设备的安装和维护必须按照安装要求的安装流程进行，不留设备隐患。
5)第五类故障点是传感器和仪表，一般反映在控制系统中的异常信号上。安装这类设备时，信号线的屏蔽层应一端可靠接地，并尽可能与电源电缆分开敷设，尤其是干扰较大的变频器输出电缆，应在PIC内部进行软件滤波。这种故障的发现和处理也与日常点检有关，发现的问题要及时处理。
6)第六种故障主要是电源、地线、信号线的噪音(干扰)。问题的解决或改善主要在于工程设计中的经验和日常维护中的观察分析。
要降低故障率，很重要的一点就是要注意工厂的工艺和安全操作规程，在日常工作中遵守工艺和安全操作规程，严格执行一些相关的规定，比如维护集控室的环境等。，同时在生产中加强这些方面。
