有关PLC系统可靠性的探讨

1、有关 PLC 系统可靠性的探讨刘理汕头市众业达电器设备有限公司 515065摘 要:PLC , Programmable Logic Controller ,可编程序控制器目前已经在各个工业生产 行业中广泛应用, 并已经成为世界公认的能够有效在工业生产环境下应用的重要设备。 在可 编程序控制器(PLC 当中应用了大量的微电子器件,是计算机技术在工业领域应用的典型 代表。 高可靠性是工业生产对工业生产设备的统一要求。 但是工业生产环境恶劣, 且可编程 序控制器(PLC 设计上也具有特殊性,因此,在设计阶段中认真考量其可靠性问题便成为 了确保可编程序控制器(PLC 可靠性的重要举措。在本文中,笔者

2、从硬件方面和软件方面 分别分析和探讨了提高可编程序控制器(PLC 可靠性的若干方法和途径。关键词:PLC 系统;可靠性可编程序控制器(PLC 在设计研发之初便是使其能够应用于工业生产并借此提供工业 生产的精度和效率。 因此, 其可靠性问题在设计研发之初便已经有了相关的考虑, 但是工业 生产领域的不同以及工业生产环境中的诸多不确定性因素,均会对可编程序控制器(PLC 的可靠性产生不利影响。今天,随着现代化工厂的不断增加,可编程序控制器(PLC 应用 规模也是不断扩大。在此大背景之下,探讨可编程序控制器(PLC 可靠性设计问题具有重 要的现实意义。本文从硬件方面和软件方面分别分析和探讨了提高可编程

3、序控制器(PLC 可靠性的若干方法和途径。一、在硬件方面提升可编程序控制器(PLC 可靠性的方法和手段外界影响因素对可编程序控制器(PLC 的干扰和影响主要体现在以下几个方面:对电 源的干扰和影响; 对信号输入和输出的干扰和影响; 空间电磁等因素的干扰和影响。 对电源 的干扰和影响主要体现为干扰电源,影响可编程序控制器(PLC 供电质量。对信号输入和 输出的干扰和影响主要体现为干扰信号的输入和输出, 使信号输入和输出的控制紊乱。 空间 电磁等因素的干扰和影响主要体现为电磁感应和静电感应等因素干扰可编程序控制器 (PLC 的中央处理器(CPU ,使其产生误操作现象。基于以上分析,建议采取如下应对

4、措施。 第一,将可编程序控制器(PLC 放置在温度在 055C、相对湿度 85%的密闭环境中,可 以避免由于温度、湿度的变化及灰尘的原因使可编程序控制器(PLC 模板的内部触点产生 的粘连、结露、接触不良等故障现象 1。第二, 将交流与直流模板、数字量与模拟量模板、 模拟量模板与电源模板、 通信模板与 I/0模板分开放置, 以及将同类型的模板放置在一起等原则可以防止由于电磁感应造成的信 号失真 2。第三, 使用在线式 UPS 供电, 可以避免电网波动、 电源品质下降及瞬间失电对可编程序 控制器(PLC 工作的影响。第四, 对系统的屏蔽接地应采用专用接地方式, 接地线直径在 2mm 以上, 接地

5、电阻应 103。同时应将工作地与屏蔽地分开,以防止互相干扰。尤其应该注意的是外部设备及传 输介质的屏蔽接地 4,最好是与可编程序控制器(PLC 共用一个接地带,如果由于位置等 原因无法共用, 也必须进行接地处理, 且接地电阻也应 10, 以防止由于共模干扰对系统 的影响。第五,有效控制干扰因素入侵可编程序控制器(PLC 的敏感电路。一般而言,电磁干 扰因素入侵可编程序控制器(PLC 的方式主要通过以下三个方面:首先是空间的电磁波等 因素的辐射干扰;其次是进入可编程序控制器(PLC 的 I/O回路,并利用过程通道对其进 行干扰; 最后是, 供电系统的影响和干扰。 对于空间辐射因素以及供电系统的不

6、利影响和干扰, 可以通过采用隔离、 屏蔽、 滤波以及接地 (针对供电系统干扰 等方法来消除不利影响。 以上影响和干扰在可编程序控制器(PLC 生产的时候已经给予了考虑。所以, 防治的重点应该放在控制过程通道干扰方面。 过程通道是可编程序控制器 (PLC 利用 I/O接口和外界的相关设备进行信息传递的关键通道。 由于已经认识到过程通道的影响 和干扰, 已经采取了在输入回路安装光电耦合器、 输出回路安全光控晶闸管 (或者小型继电 器的方式来隔离可编程序控制器(PLC 外部信号和提高长线传输的稳定性。但是我们应 该将可能发生的强电磁不利影响降到最低, 因此还需要采用光纤通信、 屏蔽电缆和双绞线输 出

7、等手段和方式。二、在软件方面提升可编程序控制器(PLC 可靠性的方法和手段(一增强输入 /输出信号可靠性第一,开关型传感器信号的“去抖动”措施。当按钮作为输入信号时,则不可避免会产 生抖动;输入信号是继电器时, 有时会产生瞬间跳动,将会引起系统误动。 定时时间根据触 点抖动情况和系统要求的响应速度而定,以保证触点稳定断开 (闭合 才执行 5。第二,数字 滤波 6。 数字滤波是在对模拟信号多次采样的基础上通过软件算法提取最逼近真值数据的过 程。数字滤波的算法很多,常用的有算术平均值法、比较舍取法、中值法、一阶递推数字滤 波法等。第三, 指令冗余。 在尽可能短的周期内将数据重复输出,受干扰影响的设

8、备在还没 有来得及响应时正确的信息又来到了,这样就可以及时防止误动作的产生。(二做好信息保护和信息恢复工作信息保护和信息恢复工作的目标就是如果发生了偶然性的故障, 可以确保可编程序控制 器(PLC 的内部信息不被破坏,如果故障顺利排除,则能够较快地恢复工作。因此,可编 程序控制器 (PLC 假如检测到发生故障, 则即可存储当前的工作状态, 并利用有关的软件, 对存储有当前工作状态的存储器实施封闭管理, 禁止任何对该存储器的操作, 使其免受故障 影响的波及。一旦故障顺利排除,则能够较快地恢复工作,并保持原本的工作状态。(三增设互锁功能为了确保可编程序控制器(PLC 高度可靠性,在进行编程和硬件设

9、计的过程中必须要 考虑互锁功能, 同时提高程序和硬件配合的默契程度。 程序和硬件配合的默契具有非常重要 的意义,这主要是因为如果发生故障时,只有可编程序控制器(PLC 的内在逻辑程序实现 了互锁, 其结果往往是如果外部电路发生故障, 其内部逻辑程序的互锁功能便失去了保护功 能。 实现内部逻辑程序硬件配合的高度默契的方法为, 在对方的线圈控制回路当中把两个接 触器的常闭辅助触点进行串接。总之,随着编程序控制器(PLC 已经在各个工业生产行业中广泛应用,加强其可靠性 设计,进而为企业的正常生产提供有力的保证,是目前设计编程序控制器(PLC 的重要命 题。参考文献:1 李德贵,陶金荣,李向阳,张曦明

10、 . 基于 PLC 的水文测验控制设计与实现 A. 经济发 展方式转变与自主创新第十二届中国科学技术协会年会 (第二卷 C, 2010:109-110. 2 万毅,胡志文 . 可编程逻辑控制系统软 -硬件综合可靠性分析 J. 计算机集成制造系 统, 2008, (07:158-159.3 李启光,郝静如,米洁,祁志生 . 基于故障树的机车 PLC 控制系统可靠性分析 J. 计 算机测量与控制, 2003, (09:288-289.4 Shen Zupei, Gao Jia, Huang Xiaorui. A Quantification Algorithm for Repairable System in GO MathodologyJ .Reliability Engineering and System Safety, 2003, 80