有關(guān)PLC系統(tǒng)可靠性的探討

1、有關(guān) PLC 系統(tǒng)可靠性的探討劉理汕頭市眾業(yè)達電器設(shè)備有限公司 515065摘 要:PLC , Programmable Logic Controller ,可編程序控制器目前已經(jīng)在各個工業(yè)生產(chǎn) 行業(yè)中廣泛應(yīng)用, 并已經(jīng)成為世界公認的能夠有效在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下應(yīng)用的重要設(shè)備。 在可 編程序控制器(PLC 當中應(yīng)用了大量的微電子器件,是計算機技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的典型 代表。 高可靠性是工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的統(tǒng)一要求。 但是工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡劣, 且可編程 序控制器(PLC 設(shè)計上也具有特殊性,因此,在設(shè)計階段中認真考量其可靠性問題便成為 了確保可編程序控制器(PLC 可靠性的重要舉措。在本文中,筆者

2、從硬件方面和軟件方面 分別分析和探討了提高可編程序控制器(PLC 可靠性的若干方法和途徑。關(guān)鍵詞:PLC 系統(tǒng);可靠性可編程序控制器(PLC 在設(shè)計研發(fā)之初便是使其能夠應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)并借此提供工業(yè) 生產(chǎn)的精度和效率。 因此, 其可靠性問題在設(shè)計研發(fā)之初便已經(jīng)有了相關(guān)的考慮, 但是工業(yè) 生產(chǎn)領(lǐng)域的不同以及工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的諸多不確定性因素,均會對可編程序控制器(PLC 的可靠性產(chǎn)生不利影響。今天,隨著現(xiàn)代化工廠的不斷增加,可編程序控制器(PLC 應(yīng)用 規(guī)模也是不斷擴大。在此大背景之下,探討可編程序控制器(PLC 可靠性設(shè)計問題具有重 要的現(xiàn)實意義。本文從硬件方面和軟件方面分別分析和探討了提高可編程

3、序控制器(PLC 可靠性的若干方法和途徑。一、在硬件方面提升可編程序控制器(PLC 可靠性的方法和手段外界影響因素對可編程序控制器(PLC 的干擾和影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:對電 源的干擾和影響; 對信號輸入和輸出的干擾和影響; 空間電磁等因素的干擾和影響。 對電源 的干擾和影響主要體現(xiàn)為干擾電源,影響可編程序控制器(PLC 供電質(zhì)量。對信號輸入和 輸出的干擾和影響主要體現(xiàn)為干擾信號的輸入和輸出, 使信號輸入和輸出的控制紊亂。 空間 電磁等因素的干擾和影響主要體現(xiàn)為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)等因素干擾可編程序控制器 (PLC 的中央處理器(CPU ,使其產(chǎn)生誤操作現(xiàn)象?；谝陨戏治?建議采取如下應(yīng)對

4、措施。 第一,將可編程序控制器(PLC 放置在溫度在 055C、相對濕度 85%的密閉環(huán)境中,可 以避免由于溫度、濕度的變化及灰塵的原因使可編程序控制器(PLC 模板的內(nèi)部觸點產(chǎn)生 的粘連、結(jié)露、接觸不良等故障現(xiàn)象 1。第二, 將交流與直流模板、數(shù)字量與模擬量模板、 模擬量模板與電源模板、 通信模板與 I/0模板分開放置, 以及將同類型的模板放置在一起等原則可以防止由于電磁感應(yīng)造成的信 號失真 2。第三, 使用在線式 UPS 供電, 可以避免電網(wǎng)波動、 電源品質(zhì)下降及瞬間失電對可編程序 控制器(PLC 工作的影響。第四, 對系統(tǒng)的屏蔽接地應(yīng)采用專用接地方式, 接地線直徑在 2mm 以上, 接地

5、電阻應(yīng) 103。同時應(yīng)將工作地與屏蔽地分開,以防止互相干擾。尤其應(yīng)該注意的是外部設(shè)備及傳 輸介質(zhì)的屏蔽接地 4,最好是與可編程序控制器(PLC 共用一個接地帶,如果由于位置等 原因無法共用, 也必須進行接地處理, 且接地電阻也應(yīng) 10, 以防止由于共模干擾對系統(tǒng) 的影響。第五,有效控制干擾因素入侵可編程序控制器(PLC 的敏感電路。一般而言,電磁干 擾因素入侵可編程序控制器(PLC 的方式主要通過以下三個方面:首先是空間的電磁波等 因素的輻射干擾;其次是進入可編程序控制器(PLC 的 I/O回路,并利用過程通道對其進 行干擾; 最后是, 供電系統(tǒng)的影響和干擾。 對于空間輻射因素以及供電系統(tǒng)的不

6、利影響和干擾, 可以通過采用隔離、 屏蔽、 濾波以及接地 (針對供電系統(tǒng)干擾 等方法來消除不利影響。 以上影響和干擾在可編程序控制器(PLC 生產(chǎn)的時候已經(jīng)給予了考慮。所以, 防治的重點應(yīng)該放在控制過程通道干擾方面。 過程通道是可編程序控制器 (PLC 利用 I/O接口和外界的相關(guān)設(shè)備進行信息傳遞的關(guān)鍵通道。 由于已經(jīng)認識到過程通道的影響 和干擾, 已經(jīng)采取了在輸入回路安裝光電耦合器、 輸出回路安全光控晶閘管 (或者小型繼電 器的方式來隔離可編程序控制器(PLC 外部信號和提高長線傳輸?shù)姆€(wěn)定性。但是我們應(yīng) 該將可能發(fā)生的強電磁不利影響降到最低, 因此還需要采用光纖通信、 屏蔽電纜和雙絞線輸 出

7、等手段和方式。二、在軟件方面提升可編程序控制器(PLC 可靠性的方法和手段(一增強輸入 /輸出信號可靠性第一,開關(guān)型傳感器信號的“去抖動”措施。當按鈕作為輸入信號時,則不可避免會產(chǎn) 生抖動;輸入信號是繼電器時, 有時會產(chǎn)生瞬間跳動,將會引起系統(tǒng)誤動。 定時時間根據(jù)觸 點抖動情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定,以保證觸點穩(wěn)定斷開 (閉合 才執(zhí)行 5。第二,數(shù)字 濾波 6。 數(shù)字濾波是在對模擬信號多次采樣的基礎(chǔ)上通過軟件算法提取最逼近真值數(shù)據(jù)的過 程。數(shù)字濾波的算法很多,常用的有算術(shù)平均值法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾 波法等。第三, 指令冗余。 在盡可能短的周期內(nèi)將數(shù)據(jù)重復(fù)輸出,受干擾影響的設(shè)

8、備在還沒 有來得及響應(yīng)時正確的信息又來到了,這樣就可以及時防止誤動作的產(chǎn)生。(二做好信息保護和信息恢復(fù)工作信息保護和信息恢復(fù)工作的目標就是如果發(fā)生了偶然性的故障, 可以確?？删幊绦蚩刂?器(PLC 的內(nèi)部信息不被破壞,如果故障順利排除,則能夠較快地恢復(fù)工作。因此,可編 程序控制器 (PLC 假如檢測到發(fā)生故障, 則即可存儲當前的工作狀態(tài), 并利用有關(guān)的軟件, 對存儲有當前工作狀態(tài)的存儲器實施封閉管理, 禁止任何對該存儲器的操作, 使其免受故障 影響的波及。一旦故障順利排除,則能夠較快地恢復(fù)工作,并保持原本的工作狀態(tài)。(三增設(shè)互鎖功能為了確?？删幊绦蚩刂破?PLC 高度可靠性,在進行編程和硬件設(shè)

9、計的過程中必須要 考慮互鎖功能, 同時提高程序和硬件配合的默契程度。 程序和硬件配合的默契具有非常重要 的意義,這主要是因為如果發(fā)生故障時,只有可編程序控制器(PLC 的內(nèi)在邏輯程序?qū)崿F(xiàn) 了互鎖, 其結(jié)果往往是如果外部電路發(fā)生故障, 其內(nèi)部邏輯程序的互鎖功能便失去了保護功 能。 實現(xiàn)內(nèi)部邏輯程序硬件配合的高度默契的方法為, 在對方的線圈控制回路當中把兩個接 觸器的常閉輔助觸點進行串接?？傊?隨著編程序控制器(PLC 已經(jīng)在各個工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中廣泛應(yīng)用,加強其可靠性 設(shè)計,進而為企業(yè)的正常生產(chǎn)提供有力的保證,是目前設(shè)計編程序控制器(PLC 的重要命 題。參考文獻:1 李德貴,陶金榮,李向陽,張曦明

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