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大量的工程實踐表明，PLC外部輸入、輸出設備的故障率遠遠高于PLC本身的故障率，而這些設備出現故障后，PLC一般不能覺察出來，可能使故障擴大，直至強電保護裝置動作后才停機，有時甚至會造成設備和人身事故。停機后，查找故障也要花費很多時間。為了及時發現故障，在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序實現故障的自診斷和自處理。
（1）超時檢測機械設備在各工步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以以這些時間為參考，在PLC發出輸出信號，相應的外部執行機構開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的設定值比正常情況下該動作的持續時間長20％左右。例如設某執行機構（如電動機）在正常情況下運行50s后，它驅動的部件使限位開關動作，發出動作結束信號。若該執行機構的動作時間超過60s（即對應定時器的設定時間），PLC還沒有接收到動作結束信號，定時器延時接通的常開觸點發出故障信號，該信號停止正常的循環程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時采取排除故障的措施。
采用冗余系統或熱備用系統
某些控制系統（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求有*的可靠性，如果控制系統出現故障，由此引起停產或設備損壞將造成*的經濟損失。因此，僅僅通過提高PLC控制系統的自身可靠性是滿足不了要求。在這種要求*可靠性的大型系統中，常采用冗余系統或熱備用系統來有效地解決上述問題。
1．冗余系統
所謂冗余系統是指系統中有多余的部分，沒有它系統照樣工作，但在系統出現故障時，這多余的部分能立即替代故障部分而使系統繼續正常運行。冗余系統一般是在控制系統中zui重要的部分（如CPU模塊）由兩套相同的硬件組成，當某一套出現故障立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的I/O模塊，取決于系統對可靠性的要求程度。
兩套CPU模塊使用相同的程序并行工作，其中一套為主CPU模塊，一塊為備用CPU模塊。在系統正常運行時，備用CPU模塊的輸出被禁止，由主CPU模塊來控制系統的工作。同時，主CPU模塊還不斷通過冗余處理單元（RPU）同步地對備用CPU模塊的I/O映像寄存器和其它寄存器進行刷新。當主CPU模塊發出故障信息后，RPU在1～3個掃描周期內將控制功能切換到備用CPU。I/O系統的切換也是由RPU來完成。
a)冗余系統b)熱備用系統
2．熱備用系統
熱備用系統的結構較冗余系統簡單，雖然也有兩個CPU模塊在同時運行一個程序，但沒有冗余處理單元RPU。系統兩個CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進行通信來完成的。兩套CPU通過通訊接口連在一起。當系統出現故障時，由主CPU通知備用CPU，并實現切換，其切換過程一般較慢。
PLC在當前工廠中是自動化生產的重要組成部分，為了保證它在生產中的穩定、安全和可靠，必須對它進行合理的設計。
（一）分析被控對象并提出控制要求
詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。
（三）選擇PLC
PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇，詳見本章第二節。
（四）分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路
1.分配I/O點
畫出PLC的I/O點與輸入／輸出設備的連接圖或對應關系表，該部分也可在第２步中進行。
2.設計PLC外圍硬件線路
畫出系統其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入可編程控制器的控制電路等。
由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統的電氣原理圖。到此為止系統的硬件電氣線路已經確定。
程序設計
1.程序設計
根據系統的控制要求，采用合適的設計方法來設計PLC程序。程序要以滿足系統控制要求為主線，逐一編寫實現各控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統的功能。除此之外，程序通常還應包括以下內容：
1）初始化程序。
在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，避免系統發生誤動作。初始化程序的主要內容有：對某些數據區、計數器等進行清零，對某些數據區所需數據進行恢復，對某些繼電器進行置位或復位，對某些初始狀態進行顯示等等。
2）檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對獨立，一般在程序設計基本完成時再添加。
2.程序模擬調試
程序模擬調試的基本思想是，以方便的形式模擬產生現場實際狀態，為程序的運行創造必要的環境條件。根據產生現場信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。
1）硬件模擬法是使用一些硬件設備（如用另一臺PLC或一些輸入器件等）模擬產生現場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統的輸入端，其時效性較強。
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