PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性研究

摘 要：隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用PLC控制系統(tǒng)取代繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)是大勢(shì)所趨，現(xiàn)行的許多工程和實(shí)際操作也證明，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是工業(yè)發(fā)展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影響，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性大大降低。本文PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了淺顯的探討。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)控制系統(tǒng)；可靠性

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller， PLC）是一種專門(mén)為工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)和發(fā)展而設(shè)計(jì)的一整套數(shù)字運(yùn)算的電子操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是以可編程的儲(chǔ)存器為基礎(chǔ)，其內(nèi)部能夠進(jìn)行順序控制、算術(shù)運(yùn)算指令操作、定時(shí)計(jì)數(shù)和存儲(chǔ)指令邏輯運(yùn)算等操作指令，并且通過(guò)模擬量化或數(shù)字量化的輸出和輸入進(jìn)而達(dá)到操控環(huán)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程和各類機(jī)械設(shè)備的目的[1]。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用PLC控制系統(tǒng)取代繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)是大勢(shì)所趨，現(xiàn)行的許多工程和實(shí)際操作也證明，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是工業(yè)發(fā)展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影響，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性大大降低。

1 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

與一般計(jì)算機(jī)的構(gòu)造相同，PLC的基本構(gòu)造也包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)設(shè)備、編程器、輸出設(shè)備、輸入設(shè)備以及其他的外部設(shè)備[2]。作為PLC核心設(shè)備的中央處理器（CPU）就相當(dāng)于人的大腦，控制著整個(gè)系統(tǒng)中其余部分的操作，由控制電路、運(yùn)算器和存儲(chǔ)器等部分組成。一般而言，這些電路都會(huì)集成到一個(gè)整塊的電路芯片上，通過(guò)地址、數(shù)據(jù)與控制總線上的輸入、輸出、存儲(chǔ)等電路相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而達(dá)到控制這些電路工作的目的。中央處理器（CPU）依據(jù)系統(tǒng)程序賦予其的功能進(jìn)行接收由用戶通過(guò)編程器輸入的數(shù)據(jù)和程序，同時(shí)把這些數(shù)據(jù)與程序存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器當(dāng)中。當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)之后，中央處理器（CPU）從隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）中所存放的首條指令開(kāi)始，一直執(zhí)行到用戶所編寫(xiě)程序的最后一條，如此不停地循環(huán)往復(fù)，每當(dāng)指令被掃描一個(gè)周期，程序就會(huì)執(zhí)行一次。由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)控具有可靠性高、編程簡(jiǎn)便，因此備受人們關(guān)注，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

2 影響PLC控制系統(tǒng)的因素

PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、接線簡(jiǎn)單、語(yǔ)言方便和工作量等諸多優(yōu)勢(shì)，但在其使用過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)閷?duì)PLC開(kāi)關(guān)質(zhì)量控制不合理、信號(hào)輸入錯(cuò)誤等因素的影響，從而使PLC控制系統(tǒng)的可靠性降低，使系統(tǒng)在執(zhí)行過(guò)程中存在隱患。首先，輸入PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)出錯(cuò)，引起場(chǎng)信號(hào)錯(cuò)誤主要原因有機(jī)械設(shè)備故障、機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)變送器和機(jī)械開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障等；其次，執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)，造成PLC控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的原因，主要原因有控制負(fù)載的觸點(diǎn)無(wú)法可靠動(dòng)作，使PLC控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法按要求動(dòng)作；指定的電動(dòng)閥或電磁閥未按相應(yīng)要求打開(kāi)，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)未按要求動(dòng)作，使系統(tǒng)正常運(yùn)行受到影響；PLC編程問(wèn)題，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的可靠性降低[3]。

3 提高PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性的策略研究

3.1 完善PLC控制系統(tǒng)的故障警報(bào)系統(tǒng)

在進(jìn)行自動(dòng)化控制的過(guò)程中，應(yīng)采用三級(jí)故障報(bào)警系統(tǒng)。其中一級(jí)故障報(bào)警裝置要設(shè)置在控制柜面板間，通過(guò)指示燈來(lái)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如果正常運(yùn)行，則亮燈，如果設(shè)備故障，則通過(guò)閃爍指示燈來(lái)反映；二級(jí)故障報(bào)警裝置設(shè)置在中心控制的人機(jī)接口監(jiān)視器上，通過(guò)顯示器的文字顯示來(lái)反映設(shè)備運(yùn)行狀況，如果出現(xiàn)故障，則在顯示器對(duì)其故障類型進(jìn)行顯示；三級(jí)故障報(bào)警裝置應(yīng)設(shè)置在中心控制室的信號(hào)箱內(nèi)，主要通過(guò)聲、光報(bào)警方式來(lái)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行反映，如果出現(xiàn)故障，通過(guò)聲、光報(bào)警方式，提示相應(yīng)人員進(jìn)行故障處理。通過(guò)三級(jí)故障報(bào)警系統(tǒng)能有效反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性水平[4]。

3.2 加強(qiáng)輸入信號(hào)的可靠性

加強(qiáng)輸入信號(hào)的可靠性，可以從兩個(gè)方面來(lái)使其可靠性得到加強(qiáng)，首先，對(duì)于變送器和各種開(kāi)關(guān)的選擇上，要確保其可靠性得到保證，從而使信號(hào)故障問(wèn)題得到解決；其次，在程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)程序增加濾波器，從而使系統(tǒng)的信號(hào)出入可靠性得到提高。在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)加“看門(mén)狗”（Watch dog）定時(shí)器，通過(guò)定時(shí)器能使系統(tǒng)閉合穩(wěn)定后，其他響應(yīng)才會(huì)出現(xiàn)，定時(shí)器的計(jì)時(shí)值不超時(shí)，則應(yīng)重復(fù)起始過(guò)程，從而使系統(tǒng)可靠性得到提高。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和控制元件的選擇

在選擇控制方案時(shí)，應(yīng)比較可編程序控制器和繼電器控制柜的方案，對(duì)其價(jià)格、可靠性、開(kāi)發(fā)周期、工作量、維修時(shí)間等多方面因素進(jìn)行比較，利用可編程控制器替換繼電器控制柜，提高系統(tǒng)可靠性。在控制元件的選擇上，要對(duì)元件的品種、規(guī)格可靠性進(jìn)行比較，選擇符合機(jī)床對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求以及系統(tǒng)對(duì)控制元件的要求，使所選擇的控制元件與實(shí)際使用相符合，從而提高控制系統(tǒng)的可靠性[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)的可靠性研究設(shè)計(jì)的問(wèn)題較為復(fù)雜，在對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮多方面的因素，針對(duì)其具體的影響因素，采取有效措施，使控制系統(tǒng)可靠性影響因素得到有效控制，從而提高控制系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行。

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