嵌入式PLC控制系統(tǒng)故障診斷新方法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著極其重要的作用。如今不斷增長(zhǎng)的工業(yè)控制需求對(duì)PLC有了更高的性能要求，其中可靠性要求備受關(guān)注。提高PLC的可靠性一般可從硬件和軟件兩方面著手，硬件方面主要通過(guò)冗余技術(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，來(lái)確保系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)仍維持正常工作，但是直接導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本的提高，也增大了開(kāi)發(fā)過(guò)程的復(fù)雜程度；軟件方面則主要依賴(lài)PLC的自檢測(cè)能力或采用故障診斷技術(shù)，

2、而在傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)中加入故障診斷功能，必然會(huì)擴(kuò)大程序規(guī)模，并延長(zhǎng)掃描周期，致使PLC對(duì)實(shí)時(shí)控制的及時(shí)響應(yīng)要求難以滿(mǎn)足。如何在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)不影響控制任務(wù)的及時(shí)響應(yīng)，是本論文主要的研究?jī)?nèi)容。
　　嵌入式PLC指的是在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)PLC控制軟件代碼的解釋及執(zhí)行，是嵌入式系統(tǒng)與PLC技術(shù)的完美結(jié)合。嵌入式PLC性?xún)r(jià)比高且多任務(wù)的工作特性彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLC提高可靠性的軟、硬件方法的不足，故本論文采用嵌入式PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)高可靠性PL

3、C。論文主要工作可分為如下兩個(gè)方面。
　　首先，實(shí)現(xiàn)了具有軟故障診斷功能的嵌入式PLC。為了不影響原有的控制性能，僅將故障診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)嵌入到PLC控制系統(tǒng)中，該任務(wù)將軟故障診斷數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)診斷系統(tǒng)；嵌入式PLC內(nèi)核采用優(yōu)先級(jí)搶占式調(diào)度算法協(xié)調(diào)控制任務(wù)與數(shù)據(jù)采集任務(wù)的同步運(yùn)行，利用周期執(zhí)行控制任務(wù)、控制周期的空余時(shí)間執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)；研究了系統(tǒng)的內(nèi)存管理策略及進(jìn)程通信策略的設(shè)計(jì)方案；討論了嵌入式PLC中兩類(lèi)數(shù)據(jù)的不同通

4、信需求，提出雙串口通信策略。
　　其次，在PC機(jī)上采用狀態(tài)機(jī)技術(shù)建立故障診斷系統(tǒng)。對(duì)正常運(yùn)行的嵌入式控制系統(tǒng)的診斷數(shù)據(jù)建立初始規(guī)范模型；再對(duì)實(shí)際運(yùn)行的嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，與改進(jìn)的被動(dòng)測(cè)試錯(cuò)誤檢測(cè)算法結(jié)合，檢測(cè)未知狀態(tài)或診斷出已知軟故障，若診斷出故障情況則做出相應(yīng)提示，若檢測(cè)到規(guī)范模型未知的狀態(tài)，則定期人工判定是否為故障情況，以此完善規(guī)范模型；采用行程編碼技術(shù)對(duì)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，以減少診斷系統(tǒng)占用的內(nèi)存容量。
　　本