淺談PLC系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

徐建藝（曲阜師范大學(xué)　工學(xué)院,山東　日照　276826）

淺談PLC系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

徐建藝
（曲阜師范大學(xué)工學(xué)院,山東日照276826）

摘要：PLC系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到各種大型生產(chǎn)中，作為一種自動(dòng)化控制技術(shù)，其應(yīng)用前景巨大。但是PLC的實(shí)際應(yīng)用中為了保證系統(tǒng)可靠，卻也面臨著諸多的問(wèn)題；必須要結(jié)合相關(guān)影響PLC系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，去探討解決對(duì)策從而進(jìn)一步的提升PLC可靠性、穩(wěn)定性使其能夠更多地地方得到良好應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)可靠性；PLC系統(tǒng)；PLC設(shè)計(jì)；系統(tǒng)干擾

0　前言

PLC其實(shí)本就是為了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的控制裝置，本身已近針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境進(jìn)行了抗干擾的設(shè)計(jì)研究，在一般情況下已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)目垢蓴_能力。但是由于現(xiàn)代化生產(chǎn)大型化、準(zhǔn)確化、高效化的要求，以及某些特殊生產(chǎn)環(huán)境的影響都要求PLC要具備更強(qiáng)的抗干擾能力，從而能夠更便捷的在各種惡劣情況下使用。所以針對(duì)PLC可能還存在的一些抗干擾能力不足的方面就需要進(jìn)行更多的研究和探討，本文就針對(duì)相關(guān)的影響因素簡(jiǎn)要的探討了一些干擾的應(yīng)對(duì)策略。

1　PLC系統(tǒng)的可靠性探討

1.1電流對(duì)PLC的影響

由于PLC需要使用大量的傳感器設(shè)備，很多傳感器對(duì)于電流的敏感程度較大，所以過(guò)大電流可能就會(huì)對(duì)設(shè)備造成影響影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

1.2硬件系統(tǒng)的受干擾

PLC硬件的可靠性對(duì)于PLC使用而言有著重要的影響，不同的傳感設(shè)備，不同的輸入輸出設(shè)備的可靠性都直接影響著整個(gè)PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性，所以要提高PLC的可靠性，硬件相關(guān)問(wèn)題也必須要進(jìn)行控制。

1.3軟件系統(tǒng)的受干擾性

PLC的運(yùn)用硬件和軟件部分缺一不可。系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是離不開軟件系統(tǒng)部分的，所以軟件系統(tǒng)的可靠性對(duì)于PLC整體的穩(wěn)定性影響時(shí)巨大的。同時(shí)系統(tǒng)不可能是完美無(wú)缺的，多少存在一些錯(cuò)誤，如何進(jìn)行錯(cuò)誤的完善，如何更加有效的處理數(shù)據(jù)，都是提高PLC可靠性需要考慮的。

2　可能存在的影響PLC可靠性因素

2.1漏電流和沖擊電流

一般漏電流問(wèn)題主要存在于一些輸入輸出設(shè)備，比如當(dāng)使用雙線式傳感器，如光電傳感器、

接近開關(guān)或帶氖燈的限位開關(guān)等作為輸入裝置與PLC連接時(shí)，由于這些元件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流，一旦有漏電流可能導(dǎo)致信號(hào)的錯(cuò)誤輸出或者輸入，導(dǎo)致設(shè)備的錯(cuò)誤操作，有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。而PLC中往往會(huì)使用到一些晶體管和雙向可控硅元器件，沖擊電流也會(huì)對(duì)這些元器件造成損壞。

2.2電磁兼容性影響

（1）輸入輸出通道。由于PLC設(shè)備內(nèi)部受到一定保護(hù)所以在一些輸入輸出的接口部分，傳輸設(shè)備部分就更容易受到干擾。在一些電磁傳輸部分，一旦抗干擾的問(wèn)題不能高效的解決就有可能導(dǎo)致PLC的不穩(wěn)定進(jìn)一步的影響到可靠性。

（2）電源。電源直接關(guān)系著所有設(shè)備的正常運(yùn)行，但是電源同樣屬于電磁設(shè)備可能會(huì)受到一些電磁干擾的影響，所以一般來(lái)說(shuō)電源的可靠性受到是否使用隔離變壓器，是否使用了濾波器，是否應(yīng)用分離供電有關(guān)系。

（3）排線。由于I/O傳輸線路很容易受到電磁干擾，所以如果不正確處理排線很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤，甚至由于傳輸電流大小的原因都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3軟件系統(tǒng)影響

（1）信號(hào)處理。軟件系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的能力，處理數(shù)據(jù)的能力，都對(duì)PLC的可靠性產(chǎn)生影響，因?yàn)樗械膫鞲袛?shù)據(jù)，所有的控制動(dòng)作最終都是通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理以后進(jìn)行控制的。

（2）軟件錯(cuò)誤于故障。軟件直接影響了系統(tǒng)的運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)的處理能力也是需要重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注的。系統(tǒng)不能夠在出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)及時(shí)的進(jìn)行處理和報(bào)警，必然會(huì)影響到所控制生產(chǎn)的進(jìn)度，降低PLC系統(tǒng)的實(shí)用性。

3　如何提高抗干擾能力提高PLC系統(tǒng)的可靠性

3.1漏電流和沖擊電流的處理

首先是漏電流的處理，一般來(lái)說(shuō)分為輸入部分的漏電流處理與輸出部分的漏電流處理。漏電流小于13毫安時(shí)一般沒有問(wèn)題；如果大于13毫安為防止信號(hào)錯(cuò)誤接通的發(fā)生，還是需要在相應(yīng)輸入端并聯(lián)一個(gè)瀉放電阻以此來(lái)減小阻抗。而為了防止輸出端漏電流導(dǎo)致誤動(dòng)作的發(fā)生就可以在輸出負(fù)載兩端并聯(lián)旁路電阻，從而避免錯(cuò)誤發(fā)生。

對(duì)于晶體管和雙向可控硅元器件的沖擊電流保護(hù)1就必須要考慮安全性，反復(fù)通斷電動(dòng)機(jī)等沖擊電流大的負(fù)載時(shí)，負(fù)載的沖擊電流應(yīng)小于沖擊電流耐量值的50%。一般可以通過(guò)串聯(lián)法和并連法來(lái)減小、避免沖擊電流的破壞。

3.2電磁兼容性的考慮

絕緣的輸入輸出信號(hào)和內(nèi)部回路比非絕緣的抗干擾性能好；無(wú)觸點(diǎn)輸出比有觸點(diǎn)輸出產(chǎn)生的干擾小。從抗干擾的角度考慮，在干擾大的場(chǎng)合和安裝在控制對(duì)象側(cè)的I/O模塊并且保證該模塊具備一定的絕緣性能。要保證電源的可靠性就必須要使用隔離變壓器來(lái)有效抑制電網(wǎng)和大地中的噪聲，同時(shí)可以考慮使用濾波變壓器通過(guò)兩種變壓器的有效組合來(lái)保證電源的可靠性，且可使用分離式供電的方式或者UPS來(lái)保證供電穩(wěn)定。一定要避免I/O傳輸線路與其它控制線路布線在統(tǒng)一電纜，要保證不同線纜之間的距離。各接線架是平行的，則各接線架之間至少相隔三百毫米。三十米以上的長(zhǎng)距離配線時(shí)，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)分別使用各自的電纜。

3.3軟件系統(tǒng)抗干擾能力的提升

對(duì)于軟件系統(tǒng)而言首先需要進(jìn)行數(shù)字濾波的處理，通過(guò)數(shù)字方法來(lái)進(jìn)行濾波獲得有效的數(shù)據(jù)，提高傳輸?shù)男Ч灰话闶褂谩捌骄禐V波法”、“中間值濾波法”以及“慣性濾波法”具體不同的方法應(yīng)該根據(jù)實(shí)際干擾信號(hào)的情況進(jìn)行選擇使用。必須要使用軟件容錯(cuò)技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠；同時(shí)PLC外接的輸入、輸出元器件如限位開關(guān)、電磁閥、接觸器等引起的故障較常見。要通過(guò)一些時(shí)間檢測(cè)、邏輯檢測(cè)等方法來(lái)判斷設(shè)備運(yùn)行是否有故障，及時(shí)進(jìn)行分析和處理，保證所有設(shè)備運(yùn)行的安全可靠。在必要時(shí)可以設(shè)置兩臺(tái)PLC同時(shí)進(jìn)行工作，所有的數(shù)據(jù)都同時(shí)傳輸?shù)絻膳_(tái)PLC上，一臺(tái)為活躍設(shè)備操作設(shè)備另一臺(tái)備用，一旦其中某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障另一臺(tái)就啟用，確保生產(chǎn)運(yùn)行始終可靠穩(wěn)定。

4　結(jié)束語(yǔ)

PLC雖然應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是其抗干擾的問(wèn)題也必須要得到關(guān)注。畢竟PLC實(shí)現(xiàn)的是自動(dòng)化控制，必須要可靠才能夠真正起到應(yīng)有的實(shí)用效果。未來(lái)還必須要針對(duì)PLC的一些實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行更多的抗干擾研究探討，進(jìn)一步推動(dòng)這樣一種技術(shù)的推廣。

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