ＰＬＣ系统可靠性的提高方法

摘要：本文从硬件电路、外围器件及软件编程等方面简要论述了提高PLC控制系统可靠性、稳定性、安全性的几种解决措施和实现方法。

关键词：PLC；可靠性

中图分类号：TP33 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2008)06-118-01

自动化系统所使用的各种类型PLC，大多处在震动大、灰尘多、电磁干扰强等恶劣环境中，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中多方配合解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能是关系到整个系统可靠运行的关键。

一、PLC及硬件电路

控制系统的可靠性在很大程度上依赖于硬件电路的设计，其中包括PLC的使用环境、安装、电源、输入、输出电路等。

1.PLC的接地

良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件，PLC系统接地的基本原则是单点接地，即将整个装配表面接到低阻抗地的参考点，这个连接应具有极低的直流电阻(<100欧姆)和高频阻抗。为了抑制附加在电源及输入线、输出线的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其他设备分开。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC。

2.PLC的安装环境

PLC在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，可直接在工业环境中应用。目前PLC的整机平均无故障工作时间一般可达5～10万小时。但工作环境过于恶劣或安装使用不当时，可靠性会降低。PLC使用环境温度通常在0～55℃范围，应避免阳光直射，安装位置应远离发热量大的器件，保证足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。如果PLC安装位置有强烈的震动源，应采取相应的减振措施，避免有过度的振动和冲击。

3.PLC的输入设备

开关量输入信号，常用的有按钮、选择开关、行程开关、限位开关、接触器或继电器的常开、常闭触点等，其器件质量的优劣、接线方式以及是否牢固可靠是影响控制系统可靠性的重要因素。器件触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。设计时，应尽量选用可靠性高的元器件。模拟量输入信号常用的有4～20mA、0～20mA直流电流信号;0～5V、0～10V直流电压信号。电源为直流24V。在布线时，PLC的交流线与直流线应分开走线。开关量与模拟量的输入/输出线也要分开敷设，后者最好使用屏蔽线。此外PLC基本单元与扩展单元之间的传送信号易受干扰，其传送电缆不能与别的线敷设在同一管道内。输入/输出线与系统动力线更要分开布线，并保持一定距离。PLC的开关量和模拟量输入信号，由于噪声的干扰、开关的误动作、模拟信号误差等因素的影响，会形成输入信号的错误，严重时将引起程序判断失误，造成误动作。所以应选择可靠性高的电路设计,并在软件编程时采取措施来抑制错误信息，提高系统的可靠性。

4.PLC的输出电路

对于开关量输出来说，PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式，具体选用哪种形式的输出,应根据负载要求来决定。选择不当会降低系统可靠性，严重时可能导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外，PLC的输出端子带负载能力是有限的，如果超过了规定的最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作。PLC输出电流的额定值是与负载性质有关的。额定负载电流还与温度有关，当工作环境温度高时，额定负载电流相应减小。

二、利用软件编程提高系统工作可靠性

PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可有效的提高控制系统的可靠性、安全性，例如为了确保PLC动作的可靠，在软件设计时根据需要使用动作优先程序。PLC程序设计的好坏，直接影响控制系统的性能和可靠性，完善的程序不但要满足现场工艺流程和系统控制的要求，而且还要根据需要选用软件编程的方法进行信号相容性检查，其中包括：开关信号之间的状态是否矛盾，模拟值的变化范围是否正常，开关量和模拟量信号是否一致，以及各个信号的时序是否正确等。采取时间故障检测法、逻辑错误检测法、联锁控制等方法，充分利用PLC的软、硬件资源,精心设计电路和编写程序，能极大的提高系统的可靠性。

三、外围电路和执行器件

PLC本身的可靠性很高，故障率极低。而继电器、接触器、电磁阀等执行器件的故障率相对较高，这些元件本身发生故障时，PLC不会自动停机，直到故障造成了后果时才会被发现，对系统可靠性的影响很大。所以，一方面必须选用高质量的元器件来提高可靠性，另一方面，要充分考虑到故障发生的可能性，在电路设计和软件编程时对故障率较高的外围器件的工作状态进行反馈和检测，当有故障发生时，根据故障部位的重要性和对控制系统的影响，及时采取给出报警信息、自动停机等措施，避免造成严重后果。同时，变频器在近几年中已大量被采用，变频器对模拟量信号的干扰十分严重，在同一环境中使用时，应对变频器单独接地，合理布线，避免或减小干扰的影响，提高系统控制的可靠性。

参考文献:

[1]许和平 欧姆龙自动化网络在水处理行业中的应用技术J．工程技术，2005．

[2]蔡林 PLC控制操作指南M．北京：中国铁路出版社，2003．