PLC形式化分析中面臨的困難

（1）PLC缺乏編程語(yǔ)言
PLC編程屬于低級(jí)編程語(yǔ)言且編程語(yǔ)言眾多，語(yǔ)法語(yǔ)義晦澀，采用分層尋址，地址尋址復(fù)雜，存在隱式的類型數(shù)據(jù)，建模難度大，語(yǔ)言屬性易丟失。
（2）時(shí)間建模缺失
工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高，因此對(duì)時(shí)間進(jìn)行建模極為重要，時(shí)間建模的對(duì)象應(yīng)包括定時(shí)器的累積時(shí)間、單條指令的運(yùn)行時(shí)間和執(zhí)行周期時(shí)間，由于定時(shí)器是跨循環(huán)周期的全局變量，建模時(shí)將時(shí)間考慮在內(nèi)會(huì)極大地提高建模的難度并增加檢測(cè)的時(shí)間，但不考慮時(shí)間就無(wú)法檢測(cè)出與時(shí)間相關(guān)的安全規(guī)約。
（3）物理環(huán)境建模缺失
工控系統(tǒng)與物理環(huán)境關(guān)系密切，工業(yè)控制器的輸入一般可以認(rèn)為是物理環(huán)境的輸出，輸出一般可以認(rèn)為是物理環(huán)境的輸入，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路，不考慮物理環(huán)境就無(wú)法地模擬出工業(yè)控制器的行為。
（4）狀態(tài)空間
PLC代碼包含的變量多，狀態(tài)空間大，對(duì)PLC代碼進(jìn)行建模分析是建立在狀態(tài)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上的，如果直接進(jìn)行模型檢測(cè)會(huì)造成狀態(tài)空間的問(wèn)題。

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PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型

PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器；CPU作為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)；輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)功放驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器；大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號(hào)給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成。

因?yàn)镻LC本身的故障可能性，系統(tǒng)的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種

（1）輸入故障，即操作人員的操作失誤；

■傳感器故障；

■執(zhí)行器故障；

■PLC軟件故障

這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：

■是否為使用不當(dāng)引起的故障，如屬于這類故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現(xiàn)場(chǎng)操作故障等。

■如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)所引發(fā)的故障。對(duì)于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：后檢查PLC的CPU是否有故障。

■在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。

■采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，此時(shí)要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

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PLC編程|從原理圖到程序的經(jīng)典實(shí)例詳解

多級(jí)傳送帶控制（1）明確系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)要求用兩個(gè)按鈕來(lái)控制傳送帶按一定方式工作，傳送帶結(jié)構(gòu)如下圖所示。系統(tǒng)控制要求具體如下：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后，電磁閥YV打開(kāi)，開(kāi)始落料，同時(shí)一級(jí)傳送帶電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)，將物料往前傳送，6s后二級(jí)傳送帶電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)，M2起動(dòng)5s后三極傳送帶電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)，M3起動(dòng)后4s后四級(jí)傳送帶電動(dòng)機(jī)M4起動(dòng)。當(dāng)按下停止按鈕后，為了不讓各傳送帶上有物料堆積，要求先關(guān)閉電磁閥YV，6s后讓M1停轉(zhuǎn)，M1停轉(zhuǎn)5s后讓M2停轉(zhuǎn)，M2停轉(zhuǎn)4s后讓M3停轉(zhuǎn)，M3停轉(zhuǎn)3s后讓M4停轉(zhuǎn)。（2）確定輸入/輸出設(shè)備，并為其分配合適的I/O端子多級(jí)傳送帶控制需用到的輸入/輸出設(shè)備和對(duì)應(yīng)的PLC端子見(jiàn)下表。（3）繪制多級(jí)傳送帶控制電路圖控制電路圖（4）編寫(xiě)PLC控制程序啟動(dòng)STEP7-Micro/WIN編程軟件，編寫(xiě)滿足控制要求的梯形圖程序，編寫(xiě)完成的梯形圖如下圖所示。梯形圖下面對(duì)照控制電路來(lái)說(shuō)明梯形圖的工作原理。（1）起動(dòng)控制（2）停止控制

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