基于提高PLC控制系統的可靠性的探究

周勝軍

遂寧市安居職業高級中學校 四川遂寧 629000

隨著科技的進步和發展，PLC控制技術，綜合計算機技術、自動控制和通信技術，面向控制過程、面向用戶、形成廣泛適應工業環境、操作方便、可靠性高的新一代通用工業自動化控制系統，與DCS、IPC并稱為工業自動化控制領域的三大支柱，PLC控制技術代表著當前程序控制的先進水平。PLC雖抗干擾能力強，可靠性高，但也存在諸多因素都會影響到PLC控制系統的穩定性，使其可靠性及安全性降低，導致系統控制出錯，使控制過程出錯甚至整個系統癱瘓，造成極大的經濟損失，甚至危及人的生命安全。所以，確保系統繼續安全可靠的運行，已成為現代控制系統急需解決的重要問題。

一、影響PLC控制系統可靠性的主要因素

1.環境因素包括溫度、濕度、電源、介質、振動和沖擊等

溫度：PLC的工作環境溫度為0～55℃，且不可急劇變化。溫度的變化將直接影響PLC元器件的可靠性和壽命。

濕度：PLC的工作相對濕度為30%～85%(不結露)，濕度過大或過小可導致PLC內部元件性能惡化，造成短路和靜電感應損壞等不良后果。

空間介質：空氣中的粉塵、腐蝕和易燃等有害氣體及水分、有機溶劑、強酸堿性環境及空間電磁輻射等對PLC的可靠性影響較大。

電源：PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力，在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環境中，外接干擾常通過電源線進入PLC，或PLC輸入端使用的外接直流電源中的紋波都會導致PLC接受錯誤信息，導致控制失誤。

振動和沖擊：PLC經受不住較大震動和沖擊，所以應該將PLC裝置遠離振源，并安裝防振橡皮等。

2.輸入輸出裝置及外圍電路故障等

傳輸信號線短路或斷路：（由于機械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害）等原因可能造成傳輸信號線出短路或短路故障，現場信號無法傳送給PLC，造成控制出錯。

現場變送器，機械開關自身出故障：如機械開關觸點接觸不良，變送器反映現場非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會使控制系統不能正常工作。

3.控制系統自身的設計的缺陷：控制系統設計者在PLC及系統硬件設計和軟件設計上考慮不周全所致系統可靠性不高。

二、提高PLC控制系統可靠性的主要措施

1.PLC自身配置及選型

提高PLC控制系統硬件可靠性的措施使用集成度高、質量穩定、可靠性高的組件，以減少因PLC部件質量問題而造成的故障發生率。PLC模板配置應將交流與直流模板、數字量與模擬量模板、模擬量模板與電源模板、通信模板與I/O模板分開放置，以及將同類型的模板放置在一起等的原則，可以防止由于電磁感應造成的信號失真。

二、PLC安裝環境的選取

PLC系統安裝環境要求溫度在0～55℃、相對濕度≤85%（不結露）范圍，安裝時不能離發熱量大的元器件太近，四周應有足夠的通風散熱空間；PLC應遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10～55HZ的頻繁或連續振動，當使用環境不可避免時，必須采用減震措施。

三、輸入輸出保護

對輸入／輸出端子的保護：在輸入／輸出端子安裝速斷型限流保險，當輸入／輸出端子與感性負載（接觸器、電磁閥等）線圈連接時，或者處于雷電多發地段時，并聯浪涌抑制器或反向二極管，以吸收浪涌電壓。

合理的線路布線：傳輸線之間的相互干擾是數字調節系統中較難解決的問題，這些干擾主要來自傳輸導線間分布電容及電感引起的電磁互耦。所以布線時應注意以下幾點：1）將動力部分、控制部分、PLC和I/O、電源分別配線，分開走線，盡量不要在同一線槽中布線；2）交流線與直流線、輸入線與輸出線最好分開走線；3）開關量與模擬量的I/O線最好分開走線，對于傳送模擬量信號的I/O線最好用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應一端接地；

四、完善的系統接地措施

具體存PLC系統中的地線可劃分為數子地線、模擬地線、繼電器和電動機等人功率電氣設備的噪聲地線以及儀器機殼等的屏蔽地線等幾種。這些地線應該分開布置，并在一點上與電源地相連。針對不同的地線可采用單點接地或多點接地。

PLC控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，在PLC本身的可靠性很高的情況下，影響控制系統可靠性的主要因素是輸入信號元件和輸出執行元件。通過采用成熟技術和高質量的輸入輸出元器件，合理配置PLC硬件和軟件資源，并充分利用PLC內部軟元件設計PLC控制系統故障檢測與診斷程序，屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件誤動作，對關鍵元器件實行軟、硬雙重保護，就可以確保控制系統安全可靠地運行。