PLC自動控制系統的可靠性研究

摘 要：隨著工業化進程的加快和信息技術的不斷進步，采用PLC控制系統取代繼電器控制系統已經是大勢所趨，現行的許多工程和實際操作也證明，PLC系統的設計是工業發展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影響，PLC自動控制系統的可靠性大大降低。本文PLC自動控制系統的可靠性進行了淺顯的探討。

關鍵詞：PLC；自動控制系統；可靠性

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller， PLC）是一種專門為工業領域的生產和發展而設計的一整套數字運算的電子操作系統。該系統主要是以可編程的儲存器為基礎，其內部能夠進行順序控制、算術運算指令操作、定時計數和存儲指令邏輯運算等操作指令，并且通過模擬量化或數字量化的輸出和輸入進而達到操控環節生產過程和各類機械設備的目的[1]。隨著工業化進程的加快和信息技術的不斷進步，采用PLC控制系統取代繼電器控制系統已經是大勢所趨，現行的許多工程和實際操作也證明，PLC系統的設計是工業發展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影響，PLC自動控制系統的可靠性大大降低。

1 PLC自動控制系統概述

與一般計算機的構造相同，PLC的基本構造也包括中央處理器（CPU）、存儲設備、編程器、輸出設備、輸入設備以及其他的外部設備[2]。作為PLC核心設備的中央處理器（CPU）就相當于人的大腦，控制著整個系統中其余部分的操作，由控制電路、運算器和存儲器等部分組成。一般而言，這些電路都會集成到一個整塊的電路芯片上，通過地址、數據與控制總線上的輸入、輸出、存儲等電路相關聯，進而達到控制這些電路工作的目的。中央處理器（CPU）依據系統程序賦予其的功能進行接收由用戶通過編程器輸入的數據和程序，同時把這些數據與程序存放在隨機存儲器當中。當PLC開機之后，中央處理器（CPU）從隨機存儲器（RAM）中所存放的首條指令開始，一直執行到用戶所編寫程序的最后一條，如此不停地循環往復，每當指令被掃描一個周期，程序就會執行一次。由于PLC對現場實施監控具有可靠性高、編程簡便，因此備受人們關注，在工業控制領域應用也越來越廣泛。

2 影響PLC控制系統的因素

PLC控制系統具有可靠性高、接線簡單、語言方便和工作量等諸多優勢，但在其使用過程中，往往會因為對PLC開關質量控制不合理、信號輸入錯誤等因素的影響，從而使PLC控制系統的可靠性降低，使系統在執行過程中存在隱患。首先，輸入PLC控制系統的信號出錯，引起場信號錯誤主要原因有機械設備故障、機械觸點抖動、現場變送器和機械開關出現故障等；其次，執行機構出錯，造成PLC控制系統執行機構出錯的原因，主要原因有控制負載的觸點無法可靠動作，使PLC控制系統執行機構無法按要求動作；指定的電動閥或電磁閥未按相應要求打開，從而使執行機構未按要求動作，使系統正常運行受到影響；PLC編程問題，導致控制系統的可靠性降低[3]。

3 提高PLC自動控制系統可靠性的策略研究

3.1 完善PLC控制系統的故障警報系統

在進行自動化控制的過程中，應采用三級故障報警系統。其中一級故障報警裝置要設置在控制柜面板間，通過指示燈來反映設備運行狀態，如果正常運行，則亮燈，如果設備故障，則通過閃爍指示燈來反映；二級故障報警裝置設置在中心控制的人機接口監視器上，通過顯示器的文字顯示來反映設備運行狀況，如果出現故障，則在顯示器對其故障類型進行顯示；三級故障報警裝置應設置在中心控制室的信號箱內，主要通過聲、光報警方式來對設備運行狀況進行反映，如果出現故障，通過聲、光報警方式，提示相應人員進行故障處理。通過三級故障報警系統能有效反映設備運行狀態，對故障進行及時處理，從而提高設備運行的可靠性水平[4]。

3.2 加強輸入信號的可靠性

加強輸入信號的可靠性，可以從兩個方面來使其可靠性得到加強，首先，對于變送器和各種開關的選擇上，要確保其可靠性得到保證，從而使信號故障問題得到解決；其次，在程序設計時，應對程序增加濾波器，從而使系統的信號出入可靠性得到提高。在現場輸入觸點加“看門狗”（Watch dog）定時器，通過定時器能使系統閉合穩定后，其他響應才會出現，定時器的計時值不超時，則應重復起始過程，從而使系統可靠性得到提高。

3.3 優化設計方案和控制元件的選擇

在選擇控制方案時，應比較可編程序控制器和繼電器控制柜的方案，對其價格、可靠性、開發周期、工作量、維修時間等多方面因素進行比較，利用可編程控制器替換繼電器控制柜，提高系統可靠性。在控制元件的選擇上，要對元件的品種、規格可靠性進行比較，選擇符合機床對電氣控制系統的要求以及系統對控制元件的要求，使所選擇的控制元件與實際使用相符合，從而提高控制系統的可靠性[5]。

4 結語

PLC控制系統的可靠性研究設計的問題較為復雜，在對PLC控制系統進行可靠性設計時，應綜合考慮多方面的因素，針對其具體的影響因素，采取有效措施，使控制系統可靠性影響因素得到有效控制，從而提高控制系統的可靠性，實現系統的正常平穩運行。

[參考文獻]

[1]皮曉明，何真偉.提高PLC控制系統可靠性和安全性的幾種措施[J].機床與液壓.2012（09）：103-104.

[2]顧華晶，茹光偉.選礦廠PLC自動控制系統可靠性研究[J].中小企業管理與科技（下旬刊）.2011（10）：123-125.

[3]盧文海，李明.基于PLC的井下帶式輸送機控制系統[J].煤礦機械.2011（11）：207-208.

[4]向鵬，李繡峰.基于可編程控制器的注塑機液壓控制系統[J].液壓與氣動.2010（04）：225-226.

[5]焦健，李承棟.PLC對多點點焊機自動生產線的控制[J].科技信息（科學教研）.2012（20）：109-111.