基于PLC的动态系统故障诊断与带故障运行方法

3 容错技术应用实例

　　随着国民经济的飞速发展及人们物质生活需求的提高，电梯不但已成为高层建筑不可缺少的垂直交通运输设备，也将成为低层建筑中的代步工具，因此对电梯故障处理的研究日渐重要。 有些电梯在设计硬件电路时，就考虑到了故障的自处理功能。

　　本文将重点研究高层电梯工作过程中当其某层平层控制回路出现故障时，利用软件实现故障诊断及容错控制，保证电梯工作任务完成的方法。具体的，将以四层的电梯模型为例，探讨该方法的实施问题。 该电梯模型利用轿厢附有的永久磁铁与立柱上的干簧管的吸合来实现平层，该平层信号经过电源线与PLC的输入端子进行连接。 一旦平层线路出现故障，轿厢就会出现越位，还可能出现轿厢冲顶或蹲底的严重后果，根据故障等级分类方法，此时应为一级故障，在检测出故障之后，系统应立即停机。 但是在实际的故障检测中，当故障被识别后，往往轿厢位于两层楼之间，如果这时停机，势必给乘客带来了麻烦，在电梯维修人员未到来之前，无法安全走出电梯。 基于以上分析，本文实现故障诊断与容错的设计思路如下：

　　3.1 故障检测与分离

　　在该系统中，平层信号经电源线与PLC 的输入端子（10。4 ~10。7）相连，系统无故障运行时，轿厢进入楼层，对应的输入寄存器置1，离开楼层时，置0，若轿厢能够正常停靠在指定层，则认为该层平层线路无故障。 正常情况下轿厢在层间的运行时间不超过6s，定时器T40的定时时间为8s，通过上述分析我们可以利用平层信号的下降沿信号来确定轿厢离开楼层启动定时器，利用相邻楼层的平层信号的上升沿信号来确定轿厢进入相邻楼层切断定时器的输入，工作正常时，定时器没有输出，但是当相邻层的平层信号出现故障时，轿厢虽然进入楼层，由于检测不到平层信号上升沿的到来，定时器继续计时，直到定时器的输出为1，同时依据前向经过的楼层与运行方向，即可实现故障楼层的识别，至此实现了系统的故障检测与分离，如图2。

图2 故障检测与分离 

　　3.2 系统加入容错后的控制策略

　　这类故障通常为间歇故障，是由于接触不良或局部有缺陷的元部件造成的。 基于这一特点，根据PLC 控制循环工作的特性，当检测分离出这些故障之后，可充分利用其他完好部件按照如图的策略对其进行屏蔽，即通过梯形图指令实现对相邻楼层的自动呼梯，控制轿厢先停靠到运行前方的相邻楼层（底层与顶层除外，若底层平层信号出现故障，控制轿厢停靠到二层；顶层出现故障，控制轿厢停靠到三层），之后系统继续按正常情况运行，同时对对应楼层出现故障的次数分别进行累计，超过一定次数之后，认为该故障已转为永久故障，故障升级。

　　图3 为中间某楼层平层信号出现故障后的容错控制策略。

图3 容错控制策略 

　　经过这样的设计之后，该一级故障就已转化为四级故障，只需向操作人员做出相应的指示，电梯除不能实现对该层的呼叫之外，并不影响其它楼层的运行。 并且这种设计方法通过实时地检测平层信号，还可实现对故障的早期报警。

　　除此之外，此种方法还可应用于电梯的开关门故障自处理中，如有的电梯在平层后不能开门时，则自动上行一层试开门，如能打开则恢复正常工作，如不能打开则再上行一层，直至顶层后再一层层下行至基站报警。

4 结束语

　　容错技术是提高控制系统的可靠性的有效措施之一，在系统硬件设计的基础上，本文根据PLC控制系统的特点，对这一领域的问题进行了初步的探讨，通过梯形图软件的设计，实现了故障的检测与容错处理功能。 PLC控制系统的故障检测程序还有很多，在软件开发时，通过充分考虑系统可能出现的故障，并设计相应的防范程序，是避免和减少这些故障对系统产生影响的重要措施。