化工企业PLC系统误动作停车故障原因分析及对策

1 引言

现代化工企业为了确保安全生产设计有基于plc技术的esd安全联锁停车系统。当工艺过程中发生超温、超压、超液位等危险情况下，plc系统准确停车，确保化工生产过程不发生着火、爆炸等重大事故。

但是如果plc联锁系统自身故障干扰等原因，可造成系统非正常停车，会给企业带来有时是重大的损失。作者从事plc联锁系统设计维护技术改造几十年的经验，对以下几种问题提出自己的看法与观点，供同行参考。

2 故障原因分析及对策

2.1 硬故障造成停车

(1)接线松动造成停车。大部分plc系统外部接线方式为正常带电吸合，断电停车，显然，接线螺丝松动，就可以造成停车故障。这种停车故障占企业停车的大多数，平时注意维护，有检修机会注意检查线路，紧固接线螺丝，则可以避免。

(2)继电器、按钮触头松动造成停车。继电器、按钮等接触触点是靠弹簧压力来保持紧密接触。当使用时间长或产品质量差时，弹簧过早出现疲劳而松动，造成停车故障发生。

应对措施是：

定期更换继电器、按钮等元器件;(有一机组继电器联锁系统曾多次出现莫名其妙的停车，后来发现继电器触头接触不良，更换继电器故障消除)。

双触点并联接线(对于断开停车)。

(3)一次检测元件的损坏造成停车。一次测量元件如：变送器、传感器、压力开关、温度开关、流量开关等突然损坏，即可造成停车故障，应对措施：

三选二方式：选用三个元件测量。三选二方式停车如压力开关等可采用此办法。

二选二方式：选用二个测量元件测量。同时动作时停车，如双支热偶、热阻等。

二选一智能切换方式：选用二个测量元件测量，如双支热偶、热阻等。一主一备，当检测主测量元件开路时，自动切换到备用测量元件工作。

定期更换：选用质量高、可靠性高的一次测量元件定期更换，更换下来的测量元件可降级使用。

(4)plc本身硬件故障造成停车。由plc本身由于卡件损坏而引发停车，可采用：

cpu卡、i/o卡、通信卡双冗余方式;

三个plc运行在三选二方式;

三选二plc(如esd)。

2.2 通讯故障造成的停车

plc与dcs本身故障率很低，但plc与plc或plc与dcs间通讯故障发生率偏高。dcs内停车联锁信号通过通讯口传到plc进行停车时，由于通讯中断则发生停车大事故。应对措施：

(1)系统设计时尽量少用通讯口传递联锁信号，可采用单plc控制系统或单dcs系统或dcs系统自带esd子站系统。

(2)通过plc硬卡件i/o与dcs硬卡件i/o连线对接方式传递联锁信号。

(3)模拟信号可用隔离分配器一分为二，一路进dcs显示报警，一路进plc联锁停车。

2.3 干扰故障造成的停车

(1)雷电造成的干扰。

装在塔顶或高处的变送器、调节阀限位开关容易受到强雷电的干扰，采取的对策是选用封闭式电缆金属桥架，桥架之间焊接螺丝并用接地线连接，还要将接地线穿过穿线管与变送器保护箱焊接螺丝联接。保护箱采用金属保护箱。

(2)静电造成的干扰。

i/o端子来自现场的电缆会积累静电，有时静电会很高，使plc输入卡误导通而引发停车。应对措施：plc i/o端子并接电容以释放静电积累。

进入plc控制室内不穿防静电服，穿化纤外衣，内穿毛衣,在脱衣时会产生很高的静电，对机柜放电，易造成plc死机故障，造成系统停车。要特别注意这种情况，机房重地，闲人免进，并有规章可循。

(3)220v交流电压对plc 24v i/o回路干扰造成停车。

plc 24v i/o回路(开关量)大部分来自现场开关信号，24v线路与220vac线路出现并行走线或同穿一根电缆穿线管时，220vac大电压对24v产生了干扰。可出现plc开关量卡输入指示灯低频烁动或瞬间导通一下等故障现象而造成停车。应对措施：

电缆桥架设计时，最好把4-20ma模拟量信号线、plc 24v i/o开关量信号线、220vac电源线或信号线分槽敷设。

plc i/o端子上并接50-100μf电容，以释放大的交流电信号。

plc采用220vac输入卡件，以提高导通门坎电压，增强抗干扰能力。

plc i/o开关量回路供电电源采用隔离加净化电源。

进plc i/o开关量输入卡前加继电器隔离，继电器的抗干扰能力比plc卡强，可以有效阻断干扰信号造成的误动作停车。

常开触点变成常闭触点。正常生产中如果现场触点是常开的，闭合停车。这种触点易受到干扰(因为正常为电压型)。可以采用取其常闭触点，正常生产过程中闭合，断开停产，则抗干扰能力增强(因为正常为电流型)。