機械加工中PLC控制系統可靠性的淺析

劉洋

摘要：簡述影響可編程序控制器控制系統可靠性的主要因素，并就可編程序控制器的工作環境、必須的安全保護環節、必要的軟件措施等多個方面，提出了一些可行的方法和措施。

關鍵詞：可編程序控制器 可靠性 措施

可編程序控制器（以下簡稱PLC）是在程序控制器和微機控制的基礎上發展起來的微機技術跟繼電器常規控制概念相結合的產物，從廣義上講，PLC是一種計算機系統，比一般計算機具有更強的與工業過程相連接的輸入輸出接口，并已成為自動化控制系統的基本裝置。PLC已經廣泛應用于機械、冶金、化工、汽車、輕工等行業中，已基本取代了傳統的繼電器和接觸的邏輯控制。下面就如何提高PLC控制系統的可靠性進行一些探討。

一、適合的工作環境

（一）環境溫度適宜

各生產廠家對PLC的環境溫度都有定的規定。通常PLC允許的環境溫度約在0-55℃。因此，安裝時不要把發熱量大的元件放在PLC的下方，PLC四周要有足夠的通風散熱空間，不要把PLC安裝在陽光直接照射或離暖氣、加熱器、大功率電源等發熱器件很近的場所，安裝PLC的控制柜最好有通風的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應該在柜內安裝風扇強迫通風。

（二）環境濕度適宜

PLC工作環境的空氣相對濕度一般要求小于85%，以保證PLC的絕緣性能，濕度太大也會影響模擬量輸入/輸出裝置的精度。因此，不能將PLC安裝在結露、雨淋的場所。

（三）注意環境污染

不宜把PLC安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。

二、必須的安全保護環節

（一）短路保護

當PLC輸出設備短路時，為了避免PLC內部輸出元件損壞，應該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，進行短路保護。最好在每個負載的回路中都裝上熔斷器。

（二）互鎖與聯鎖措施

除在程序中保證電路的互鎖關系，PLC外部接線中還應該采取硬件的互鎖措施，以確保系統安全可靠地運行，如電動機正、反轉控制，要利用接觸器KM1、KM2常閉觸點在PLC外部進行互鎖。在不同電機或電器之間有聯鎖要求時，最好也在PLC外部進行硬件聯鎖。采用PLC外部的硬件進行互鎖與聯鎖，這是PLC控制系統中常用的做法。

（三）失壓保護與緊急停車措施

PLC外部負載的供電線路應具有失壓保護措施，當臨時停電再恢復供電時，不按下“啟動”按鈕PLC的外部負載就不能自行啟動。這種接線方法的另一個作用是，當特殊情況下需要緊急停機時，按下“停止”按鈕就可以切斷負載電源，而與PLC毫無關系。

三、必要的軟件措施

有時硬件措施不定完全消除干擾的影響，采用一定的軟件措施加以配合，對提高PLC控制系統的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

（一）消除開關量輸入信號抖動

在實際應用中，有些開關輸入信號接通時，由于外界的干擾而出現時通時斷的“抖動”現象。這種現象在繼電器系統中由于繼電器的電磁慣性般不會造成什么影響，但在PLC系統中，由于PLC掃描工作的速度快，掃描周期比實際繼電器的動作時間短得多，所以抖動信號就可能被PLC檢測到，從而造成錯誤的結果。因此，必須對某些“抖動”信號進行處理，以保證系統正常工作。

（二）故障的檢測與診斷

PLC的可靠性很高且本身有很完善的自診斷功能，如果PLC出現故障，借助自診斷程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢復正常工作。大量的工程實踐表明，PLC外部輸入、輸出設備的故障率遠遠高于PLC本身的故障率，而這些設備出現故障后，PLC一般不能馬上覺察出來。為了及時發現故障，在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序實現故障的自診斷和自處理。

1.超時檢測，機械設備在各工步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以以這些時間為參考，在PLC發出輸出信號，相應的外部執行機構開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的設定值比正常情況下該動作的持續時間長20%左右。例如設某執行機構（如電動機）在正常情況下運行50s后，它驅動的部件使限位開關動作，發出動作結束信號。若該執行機構的動作時間超過60s（即對應定時器的設定時間），PLC還沒有接收到動作結束信號，定時器延時接通的常開觸點發出故障信號，該信號停止正常的循環程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時采取排除故障的措施。

2.邏輯錯誤檢測，在系統正常運行時，PLC的輸入、輸出信號和內部的信號（如輔助繼電器的狀態）相互之間存在著確定的關系，如出現異常的邏輯信號，則說明出現了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關系，一旦異常邏輯關系為ON狀態，就應按故障處理。例如某機械運動過程中先后有兩個限位開關動作，這兩個信號不會同時為ON狀態，若它們同時為ON，說明至少有一個限位開關被卡死，應停機進行處理。

（三）消除預知干擾

某些干擾是可以預知的，如PLC的輸出命令使執行機構（如大功率電動機、電磁鐵）動作，常常會伴隨產生火花、電弧等干擾信號，它們產生的干擾信號可能使PLC接收錯誤的信息。在容易產生這些干擾的時間內，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號，在干擾易發期過去后，再取消封鎖。

PLC控制系統的工作可靠性與多種因素有關，有此客觀因素也影響著控制系統的穩定性。通過采取設計正確的硬件線路、選擇質量高的元器件、改善工作環境、編制監控程序等措施，可以使PLC控制系統的工作可靠性和穩定性得到很大的提高。