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一、控制系统可靠性降低的主要原因
虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：
1、造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，连接处松脱等），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。
2、机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果。
3、现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。影响执行机构出错的主要原因有：
1、控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
2、控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。 内容来自www.d电气自动化技术网
3、各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。
二、设计完善的故障报警系统
在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

三、输入信号可靠性研究
要提高现场输入给PLC信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用如下程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用如下程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉大和小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。在实际应用之中，工具情况还以延长采样的次数，以达到较好的效果。提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。 内容来自www.d电气自动化技术网
四、执行机构可靠性研究
当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。我们设计了如下程序来判断接触器是否可靠动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如下所述。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。另外，一般的开关输出都有中间继电器，多于比较重要的控制可以使用中间继电器的其他辅助触点向PLC反馈动作信息

顺序设计法或步进梯形图设计的概念是在继电器控制系统中形成的，步进梯形图是用有触点的步进式选线器（或鼓形控制器）来实现的。但是由于触点的磨损和接触不良，工作很不可靠。上世纪70年代出现的控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成。因为其功能有限，可靠性不高，已经基本上被PC替代。可编程序控制器的设计者们继承了前者的思想，为控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件和指令，开发了供编制步进控制程序用的功能表图语言，使这种先进的设计方法成为当前PC梯形图设计的主要方法。
    这种设计方法很容易被初学者接受。对于有经验的工程师，也会提高设计的效率。程序的调试、修改和阅读也很容易。
1、顺序功能图的设计步骤
    （1）首先根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若干个阶段。这些阶段称为步（Step）。步是根据PC输出量的状态划分的。只要系统的输出量的通/断状态发生了变化，系统就从原来的步进入新的步。在各步内，各输出量的状态应保持不变，如图1所示。

图1 状态步的划分
    （2）各相邻步之间的转换条件。转换条件使系统从当前步进入下一步。常见的转换条件有限位开关的通/断，定时器、计数器常开触点的接通等。转换条件也可能是若干个信号的与、或逻辑组合。
    （3）画出顺序功能图或列出状态表。
    （4）根据顺序功能图或状态表，采用某种编程方式，设计出系统的梯形图程序。
    顺序功能图又称为功能表图，它是一种描述顺序控制系统的图解表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言。它能形象、直观、完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。
    功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。
2、步（状态）
    步也就是状态，是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统。例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（action），对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”(command)。步的符号如图2所示。矩形框中可写上该状态的编号或代码。
    (1)初始状态。初始状态是功能图运行的起点，一个控制系统至少要有一个初始状态。初始状态的图形符号为双线的矩形框，如图2(a)所示。在实际使用时，有时也是画单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。
    (2)工作状态。工作状态是控制系统正常运行时的状态，如图2(b)所示。根据系统是否运行，状态可分为动态和静态两种。动状态是指当前正在运行的状态，静状态是没有运行的状态。不管控制程序中包括多少个工作状态，在一个状态序列中同一时刻多只有一个工作状态在运行中，即该状态被激活。
    (3)与状态对应的动作。在每个稳定的状态下，可能会有相应的动作。动作的表示方法如图2(b)所示。

图2 顺序功能图基本符号
3、转移
    为了说明从一个状态到另一个状态的变化，要用转移概念，即用一个有向线段来表示转移的方向，连接前后两个状态。如果转移是从上向下的（或顺向的），则有向线段上的方向箭头可省略。两个状态之间的有向线段上再用一段横线表示这一转移。转移的符号如图2(c)所示。
    转移是一种条件，当此条件成立，称为转移使能。该转移如果能够使状态发生转移，则称为触发。一个转移能够触发必须满足：状态为动状态及转移使能。转移条件是指使系统从一个状态向另一个状态转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号来表示