淺談PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施

溫晉勇

摘? 要：PLC屬于工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)控制裝置，該裝置能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，具有良好的穩(wěn)定性與可靠性。但如果安裝不當(dāng)，就會嚴(yán)重影響運(yùn)行安全，令PLC接收錯誤信號。為此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要采取與之相對應(yīng)的可靠性措施，減少干擾隱患。該文圍繞PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施予以研究討論，通過對電源實(shí)施抗干擾性措施以及輸入/輸出的抗干擾性措施進(jìn)行分析研究，從而有效解決實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的干擾隱患。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)? 可靠性? 措施

中圖分類號：TP29 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（b）-0077-02

1? 電源抗干擾措施

對PLC控制系統(tǒng)，電源是主要進(jìn)入該項(xiàng)控制系統(tǒng)的途徑之一，其干擾主要源自供電路中阻抗耦的，也就是說各種各樣且大功率的用電設(shè)備都是PLC控制系統(tǒng)的干擾源。對于可靠性要求比較高且具有一定的干擾性的場所，技術(shù)人員可以在PLC中的交流電源內(nèi)部的端口增加一些能夠帶有屏蔽功能的隔離變壓器，或者是帶有屏蔽功能的低通濾波器。與此同時(shí)，技術(shù)人員還可以在互聯(lián)網(wǎng)中尋找一些能夠具有濾波器功能、凈化功能的電源產(chǎn)品予以應(yīng)用[1]。

2? 輸入與輸出的抗干擾措

2.1 布線的抗干擾措施

數(shù)字量信號在傳送比較遠(yuǎn)的距離時(shí)，技術(shù)人員可以采用屏蔽電纜的方式，減少抗干擾能力。而模擬信號以及高速信號則要選擇屏蔽電纜的方式，并選取相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)的通訊電纜予以使用。PLC在應(yīng)用過程中套遠(yuǎn)離帶有強(qiáng)烈干擾的物質(zhì)，如變頻器、大型動力設(shè)備以及大功率晶匣管裝置等。同樣在一個(gè)開關(guān)箱內(nèi)不同將高壓電器與PLC安裝在一起，同時(shí)還要保證PLC與動力線保持200mm的距離。另外，技術(shù)人員在安裝電纜時(shí)應(yīng)單獨(dú)走線，信號線也不能同功率線一起布線，不同類型的功能線要與安裝在不同的電線卡槽當(dāng)中，不能集中裝置在一起，并且線與線之間還要保持較大的距離。另外，動力線要與數(shù)字量的輸入線、輸出線要安裝在一起，如果兩者距離比較遠(yuǎn)時(shí)，技術(shù)人員可以找一個(gè)繼電器來對其進(jìn)行干擾。而I/O線卻要與電源線保持一定的距離，最好不要設(shè)置在一個(gè)卡槽當(dāng)中。倘若在不得已的情況下在同一卡槽中進(jìn)行布線，技術(shù)人員就需要使用屏蔽電纜線減少干擾因素。不同信號線也不能安放在同一個(gè)插件當(dāng)中予以傳遞，倘若情況特殊需要將型號不同的信號線安置在一起，技術(shù)人員就要用備用端子講這些線分隔開，以此減少這些信號線之間相互干擾。

2.2 PLC的接地

如果接地時(shí)功能較為良好，就能提供較為安全可靠的運(yùn)行條件，然而在接地時(shí)出現(xiàn)錯誤時(shí)，就會令接地點(diǎn)出現(xiàn)地位差，同時(shí)引發(fā)接地出現(xiàn)環(huán)路電流，從而影響PLC控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行工作。模擬地電位在分布過程中出現(xiàn)干擾情況，就會造成測量精準(zhǔn)度出現(xiàn)下降趨勢，信號檢測控就會出現(xiàn)失真情況，發(fā)布錯誤的指令動作。強(qiáng)電設(shè)備不能同PLC使用同一個(gè)接地裝置，且接地線的面積要大于2mm2，而PLC與接地點(diǎn)之間的距離要在50m之內(nèi)。

接地點(diǎn)可以提供網(wǎng)絡(luò)，這就需要各個(gè)控制屏之間要與自動化元件保持較遠(yuǎn)的距離，如果將各個(gè)控制屏分別將其安置在距離接地母線比較近的地方，就會使強(qiáng)電設(shè)備中的接地電流之間存在出現(xiàn)較大的電位數(shù)值差，導(dǎo)致控制系統(tǒng)在工作時(shí)受到一定的干擾。為了避免不同信號回路的接地線電流受到帶有交叉性的干擾，技術(shù)人員必須將該設(shè)備采取分離系統(tǒng)，然后把該系統(tǒng)中的弱電信號地線予以接通，再根據(jù)不同規(guī)定的截面積導(dǎo)線一起引入到接地線的網(wǎng)路中某點(diǎn)，以此滿足PLC控制系統(tǒng)對接地的要求[2]。

2.3 防止變頻器干擾措施

交—直—交變換電路是變頻器的主電路，且這里的工頻電源受到整流的影響被轉(zhuǎn)變成直流電壓信號，使得變頻器在輸出時(shí)產(chǎn)生的是基波頻率中帶有可變性的高頻脈沖信號，這種載波頻率能夠產(chǎn)生數(shù)十千赫茲。輸入電流中包含較為豐富的諧波中的脈沖波，這種脈沖波能夠借助電力線來對其他設(shè)備進(jìn)行干擾。輸出主電路與輸入電流相同也含有諧波電流，由此可見，變頻器中的主要電路屬于輻射源，而輸入與輸出中帶有的諧波電流能夠利用電纜向四周空間散發(fā)輻射，導(dǎo)致周邊的電氣設(shè)備受到一定的干擾。技術(shù)人員要想將變頻器放入到控制柜當(dāng)中，必須要將變頻器中的金屬外殼接地，這樣能夠屏蔽掉高頻諧波。PLC控制系統(tǒng)的信號線還要與變頻器中的輸出線分開穿管敷設(shè)，變頻器當(dāng)中的輸出線不能隨意進(jìn)行敷設(shè)，必須采用屏蔽電纜或者是穿鋼管進(jìn)行敷設(shè)，這樣能防止輻射干擾，同時(shí)也能減少相對應(yīng)的感應(yīng)干擾[3]。

2.4 干擾環(huán)境隔離措施

通常情況下，PLC控制系統(tǒng)中的輸入信號與輸出信號都應(yīng)該采用內(nèi)部隔離的方式，防止出現(xiàn)環(huán)境干擾的情況發(fā)生，保證PLC控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。為此，技術(shù)人員沒有必要在PLC控制系統(tǒng)外部安置一些抗干擾器件。

例如：在較為常見的工業(yè)環(huán)境，技術(shù)人員要強(qiáng)化PLC控制系統(tǒng)減少高壓電、電磁場以及大電流斷路器所產(chǎn)生的干擾性影響。對于現(xiàn)場環(huán)境條件較為有限，時(shí)常出PLC控制系統(tǒng)中的低壓控制電纜與強(qiáng)電電纜一同敷設(shè)在同一個(gè)電纜溝槽當(dāng)中，這時(shí)強(qiáng)電電纜中的輸入線就會產(chǎn)生電流較為強(qiáng)大的感應(yīng)電壓與電流，致使PLC輸入端內(nèi)部器件的二極管發(fā)光，令PLC控制系統(tǒng)發(fā)出錯誤指令，當(dāng)出現(xiàn)這類問題時(shí)，技術(shù)人員可以將長線引入到PLC控制系統(tǒng)中的數(shù)字量信號當(dāng)中，而那些距離較長的PLC控制系統(tǒng)中發(fā)射出來的外部信號，以及計(jì)算機(jī)之間需要串行的電子通信信號等，技術(shù)人員可以采用光纖來進(jìn)行傳輸與隔離，或者是采用戴光耦合器來接通通信端口。

3? 故障檢測與診斷

當(dāng)自動控制系統(tǒng)中安裝故障報(bào)警顯示系統(tǒng)，這樣操人員在操作過程中就會依照指示燈的提示，知道該設(shè)備是正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還是出現(xiàn)相關(guān)故障情況。也就是說該設(shè)備正常運(yùn)行安全燈亮起，設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)指示燈出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象。另外設(shè)計(jì)人員還可以在自動控制系統(tǒng)中安裝故障恢復(fù)按鈕，待操作人員使按鈕復(fù)位以后，該設(shè)備就能恢復(fù)到正常工作狀態(tài)當(dāng)中。另外，技術(shù)人員要整理好一些較為常見的設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)問題的邏輯關(guān)系，并用與之相對應(yīng)的指示燈在設(shè)備顯示界面予以提示警告，這樣操作人員在操作過程中，就能根據(jù)相應(yīng)的故障指示燈對予以及時(shí)處理。技術(shù)人員在設(shè)置指示燈時(shí)，還要對指示燈程序進(jìn)行反復(fù)測試，這樣在其反復(fù)測試中檢查PLC控制系統(tǒng)啟動，以及其運(yùn)行情況是否正常，并檢測指示燈能否反映正常[4]。

技術(shù)人員在檢查故障時(shí)，要知道機(jī)械設(shè)備每一項(xiàng)工作操作在所使用的時(shí)間范圍大多都是不會變的，即便出現(xiàn)變化也不會與同原數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。PLC控制系統(tǒng)發(fā)出，某個(gè)輸出信號時(shí)，與該信號相應(yīng)的外部執(zhí)行操作功能開始運(yùn)作，這時(shí)技術(shù)人員可以采用定時(shí)對此動作予以監(jiān)視，檢查該動作是否在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)予以完成。通常檢測時(shí)定時(shí)器設(shè)定時(shí)間值要比正常完成動作的時(shí)間長。

4? 結(jié)語

總之，以上論述對PLC控制系統(tǒng)的干擾源提供相關(guān)抗干擾措施，然而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還要對干擾因素予以綜合考慮，采取科學(xué)合理的抗干擾措施，做到具體問題具體分析，確保PLC控制系統(tǒng)能夠正常工作，從而降低干擾隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 武強(qiáng).關(guān)于增強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（28）：84-85.

[2] 陳艷.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施[J].自動化應(yīng)用，2015（12）：79-81.

[3] 郝淑榮.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施[J].電氣開關(guān)，2013（1）：4-7.

[4] 馬新合，李芹.淺談PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施[J].職業(yè)，2010（12）：109.