PLC控制系統(tǒng)可靠性分析

【摘 要】在PLC控制系統(tǒng)中，影響其可靠性的因素涉及到很多方面，為了能夠促進(jìn)PLC控制系統(tǒng)能夠給安全可靠的運行，必須綜合考慮到各種因素，采取有效措施，從而使PLC控制系統(tǒng)能夠可靠、高效及穩(wěn)定地運行。本文首先對PLC控制系統(tǒng)可靠性的影響因素進(jìn)行分析，之后結(jié)合影響因素提出了提升PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng) 可靠性 措施

PLC，全稱可編程序控制器，是以微處理器為基礎(chǔ)元件的通用工業(yè)控制設(shè)備。PLC可以執(zhí)行各種類型和級別的復(fù)雜控制工作，應(yīng)用面比較廣泛、功能比較強(qiáng)大、使用起來也比較方便，是現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要支柱之一。當(dāng)前，PLC已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、輕工、汽車等領(lǐng)域，尤其是機(jī)械行業(yè)中，PLC是實現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的首要選擇，它已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的繼電器和接觸器的邏輯控制。利用PLC控制設(shè)備，其可靠性和接觸器以及繼電器相比，控制性能大大提高。因為PLC控制系統(tǒng)的可靠性如何能夠直接影響到生產(chǎn)安全和效率， 所以對于PLC控制系統(tǒng)可靠性的分析是技術(shù)分析中要考慮的必要因素。

一、影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的因素分析

PLC的可靠性是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它主要包括控制系統(tǒng)的設(shè)計、檢驗測試、以及分析試驗和安裝運行等很多方面的問題。盡管PLC自身具有較高的可靠性，而且還有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是如果在環(huán)境條件比較惡劣的情況下，例如電磁場過強(qiáng)、超高溫和超低壓等情況下，或者對其使用和安裝不當(dāng)，例如，對電源、接地和布線等安裝，以及諸如冗余及容錯程序考慮不周到等保護(hù)程序有問題情況下，都容易導(dǎo)致PLC內(nèi)部信息被破壞，進(jìn)而使PLC控制系統(tǒng)的可靠性降低。

二、PLC控制系統(tǒng)可靠性提升的措施

（一）輸出端子和輸入端子的保護(hù)

對于直流電路來說，當(dāng)輸出端或輸入端接有感性元件時，應(yīng)該在輸出與輸入兩端并聯(lián)接入續(xù)流二極管；對于對于交流電路來說，則需要在兩端并聯(lián)接入阻容吸收電路。通過采取上面兩種措施，可以有效防止在感性輸出或者輸入電路斷開時所產(chǎn)生較高的感應(yīng)電勢或涌流電流，從而避免對PLC的輸出和輸入端點以及內(nèi)部電源造成沖擊。

圖1 直流輸入輸出點保護(hù)

交流輸入輸出點保護(hù)示意圖

（二）對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計

對于PLC這樣一個電控系統(tǒng)而言，對其進(jìn)行可靠性設(shè)計的主要任務(wù)是對其可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測，加強(qiáng)對系統(tǒng)的預(yù)防。通過對可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測，能夠確定系統(tǒng)潛在的隱患與薄弱環(huán)節(jié)，從而對設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而有效地消除隱患和改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定的可靠性要求。

（三）對故障報警系統(tǒng)加以完善

為了有效的提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，在對其設(shè)計的過程中，應(yīng)采用多級報警系統(tǒng)，并加以完善。在控制現(xiàn)場各控制柜面板上設(shè)置一級故障報警，利用用指示燈的指示設(shè)備對正常運行及故障情況進(jìn)行顯示。如果設(shè)備處于正常運行狀態(tài)，所對應(yīng)的指示燈就會亮；若干設(shè)備運行時出現(xiàn)故障，相對應(yīng)的指示燈就會不斷閃爍。在中心控制室的監(jiān)視器上設(shè)置二級故障顯示報警。如果設(shè)備出現(xiàn)故障時，就會出現(xiàn)文字，用來顯示所出故障的類型，同時工藝流程圖上所對應(yīng)的設(shè)備也會閃爍，歷史事件表中會將故障記錄下來。在中心控制室信號箱內(nèi)設(shè)置三級故障顯示報警。如果當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，這時信號箱就會用聲、光、報警方式來提示工作人員，使其能夠及時的將故障進(jìn)行處理。

（四）進(jìn)行合理安裝及布線

1.注意對電源的安裝

電源是造成對PLC進(jìn)行干擾的主要來源。PLC系統(tǒng)的電源主要有外部電源與內(nèi)部電源兩種。在對PLC可靠性要求較高或者干擾性較強(qiáng)的場合，要用帶屏蔽層的對變壓器進(jìn)行隔離， 在對PLC系統(tǒng)進(jìn)行供電。

2.遠(yuǎn)離高壓

在高壓電器和高壓電源線附近不能對PLC進(jìn)行安裝， 更需要禁止和高壓電器安裝在同一個控制柜內(nèi)。要注意柜內(nèi) PLC要遠(yuǎn)離高壓電源線。

3.進(jìn)行合理布線

數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)中比較難以解決的問題之一是傳輸線之間的相互干擾， 這些干擾主要來自電感引起的電磁互耦和傳輸導(dǎo)線間分布電容。因此在對PLC進(jìn)行布線時要注意：I/O 線、動力線和其它的控制線要分開走線， 最好不要在同一線槽內(nèi)布線；交流線和直流線，以及輸入線和輸出線盡量也要分開走線；開關(guān)量和模擬量的I/O 線盡量分開走線等等。

（五）正確接地

正確的接地是保證PLC可靠運行的重要條件。為了能夠抑制干擾， PLC通常單獨接地最好， 如果與其它設(shè)備連接，要分別使用各自的接地裝置。例如，要避免使用串聯(lián)接地方式， 因為串聯(lián)接地方式能產(chǎn)生 PLC和設(shè)備之間的電位差。而可以采用分別接地和公共接地方式。但是在公共接地中，PLC的接地線應(yīng)盡量短，這樣可以使接地點盡量靠近PLC。此外，PLC的CPU單元也必須接地，如果使用了I/O擴(kuò)展單元等，CPU單元應(yīng)和它們具有相同的接地體，并且從任一單元的保護(hù)接地端到地的電阻都不能超過100Ω。

總之，PLC控制系統(tǒng)本身的可靠性受很多因素的影響，只有采用有效的措施，才能更好的保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠的運行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙中敏，張秋云，楊廣才.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計機(jī)床電器，2007（12）

[2] 趙毅，李曉暉. PLC控制系統(tǒng)可靠性的研究[J].煤礦機(jī)械，2006（4）