1. 引言
随着设备自动化水平的日益提高，系统的复杂性迅速增加，人们迫切希望提高控制系统的可靠性和易维修性，并能够根据完全的和不完全的信息及时地进行故障的检测和诊断，能迅速、有效和可靠地得出故障检测、诊断的结论，降低故障率和减少设备处理时间。
2. 控制系统的故障分类
自动化控制系统电气故障，即设备出现意外的运行方式、安全失效或无法运行等所有异常现象。从控制系统的结构来看，自动化控制系统的故障可分为三种类型：①受控对象故障，如接触器、电机、电磁阀等无动作或意外动作；②控制元件故障，包括传感器、指令开关和限位开关等；③中间环节故障：如控制电缆、信号隔离器、信号转换器、通讯链路；④主控器故障，如变频器故障、程序缺失、模块损坏、上位机软件异常等。
从故障的程度来看，一般可分为两类：①缓慢失效性故障：如传感器等信号偏差逐渐累积，执行机构内部磨损加大，温度累积造成过热或元件烧毁；②突发性故障：即系统的某些参数突然改变或信号丢失，如线路短路、断路、串电，机构卡死等。③随机性故障：随机性故障往往出现的比较突然，没有规律性，通常称为“软故障”，而且比较难于找到原因，维修难度高于系统性故障。如：电压波动、工作环境的温度湿度变化、信号干扰、接触不良等都可能导致此类故障发生。
3. 故障诊断的几类方法
①观察法
观察法是维修人员依据经验，对设备的运行进行观察判定的方法，需要维修人员通过眼睛观察，并结合嗅觉检查是否有异味，听觉检查异响，并且用手触摸设备的温度对故障进行综合判定。观察法需要维修人员具有丰富的经验，通过这种方法可以高效的判定指令元件失效、电缆拉断、电动机烧毁、接触器粘连等状况。
②询问法
为了提高故障诊断效率，维修人员对现场操作人员进行具体询问，对设备出现故障的前后状态进行了解，如:设备在故障发生之前是否有冒烟、响声、运行异常等异样状况，可大致判断故障部位及可能造成的原因，并针对性的进行检查。
③仪表检测法
使用万用表、摇表在停电状态下对开关触点接通情况、电缆线芯校验、电机进行检查，也可在通电状态对控制信号进行电压检测，确定控制信号是否传送到PLC、变频器或伺服器，主控器是否有输出信号等状况。
④系统分析法
系统分析法需维修人员掌握自动化系统的运行原理和动作流程，对故障采取具体分析，并依据电气布线图，正确找到需检查的对应线路和元件，可大大减少故障检查的工作量，避免无效检查浪费大量时间和人力资源，提高故障诊断的准确性。
⑤监控诊断法
由于自动化系统逻辑较为复杂时，往往需要使用笔记本电脑对生产现场PLC的用户程序进行监控诊断，找到关键点并进行状态追踪，才能找到问题的真正原因。这对维修人员的专业要求较高，可在系统中加入人机交互界面或监控系统，用以显示关键点位状态、设备运行参数、系统报警日志等功能，便于为维修人员提供故障诊断参考，也能提高维修人员的技能水平，累积相关经验。
4. 自动化控制系统维护保养方法
工业自动化控制系统在设备停机时要适时进行维护保养，以降低设备故障率，消除安全隐患，避免重大故障的发生。工业自动化控制设备的维护保养比故障处理更加重要，能更加有效的降低故障发生几率。
维护保养方法可分为日常维护、集中维护、重点维护几种。
日常维护主要是在生产过程中和生产间隙时间进行，以日常巡检为主，主要包括对电缆绝缘层及保护套管破裂、操作台铭牌和指令标识牌脱落、线路及元器件打火、电机异味和异响、固定螺丝松动等外观异常、异味、异响现象进行及时发现和处理。
集中维护是在停产阶段对电气设备全方位的进行检维修作业，作业内容包含电气柜和操作台除尘、端子螺丝紧固、线路整理、绝缘加强、线号管及电缆标牌更换、接触器触点检查、PLC程序校验、通讯信号及屏蔽检查、变频器及电气柜散热处理等。
重点维护则是针对故障率较高的设备及近期反复出现随机性故障的设备，通过分析故障原因，进行全面检查、维护或改造，完成后需让设备反复运行进行效果验证，确定设备恢复到良好状态。
5. 工业自动化系统的重点要求
工业自动化控制系统可根据作业要求预先编写用户程序实现工业生产自动化的过程，需满足稳定性、快速性和准确性的要求。这对维修维护作业人员也提出了更高的要求。
首先，系统要实现多点控制、参数设置和监控、各动作步骤间的自动切换、系统提示和报警等功能，使得系统更加复杂，通常具有主从站结构，采用多种控制方式和通讯协议。而用户程序一般不允许值班维修人员监控，因此需要维护人员对系统的动作流程、原理和线路走向较为熟悉，且不断累积经验。
其次，系统建设完成后，厂家需提供各主控器和传感器的说明书、系统电气图纸、PLC用户程序等相关资料，且要和生产现场相一致。而PLC用户程序，在每次进行系统修改前后，均需要进行安全备份，避免因程序错误或存储卡损坏而导致用户程序丢失，系统无法运行。
另一方面，因系统线路复杂，控制线数量多，因此控制柜和操作台端子上的线号和电缆标识牌是故障诊断的重要依据。如果脱落、不一致或模糊，将极大影响故障诊断的难度和处理效率。如果大量的线号和标牌缺失或模糊，在集中维护时需进行批量更换。
6. 结论
设备在生产过程中会出现各种故障，能快速进行故障诊断，及时处理是保障生产效率的前提。检维修过程中，需提高检维修质量，保障系统的稳定性、快速性、准确性。使用正确的故障诊断、维护及保养方法，不断累积经验，是减少设备故障率、保障安全生产的重要保障。
参考文献：
[1] 刘汪成.冶金企业自动化控制系统的远程监控与维护[J].《冶金与材料》，2023年11期.
[2] 安伟岗.浅析机械自动化控制设备的维护技术[J].《中国设备工程》，2021年18期.