| PLC 的可靠性对企业生产安全 与稳定性有着重要作用，探讨提 高PLC 控制系统可靠性的方法具 有十分重要的意义。文章详细介 绍了影响PLC 可靠性的主要因素， 并针对这些因素，从系统的硬件 方面论述了提高PLC 控制系统可 靠性、稳定性的实现方法。 【关键词】 PLC 自动控制系统 可靠性 硬件 1 引言 PLC 是在程序控制器和微机控制器的基 础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概 念相结合的产物。PLC 因其可靠性高、通用性 强、性价比高、体积小、耗能小、安装和维护 方便、编程简单可修改、易操作性等特点，借 助自身丰富的输入输出接口，取代了继电器- 接触器的传统逻辑控制，具有着继电器- 接触 器控制系统在操作、控制、效率和精度等方面 都无法比拟的优势。从发展趋势上看， PLC 技术具有巨大的发展空间，运算速度更快、存 储容量更大、品种更丰富、功能更齐全、兼容 性更好、通用性更强、性能更稳定、性价比更 高，而且将具备更为强大的网络功能。PLC 将 在自动化领域的发挥更大的效能。 但值得注意的是，PLC 的安装环境大多 比较恶劣，设备周围干扰源加多，这些不良环 境的对PLC 自动化控制存在干扰，影响系统 的正常工作。尽管现今的PLC 系统的平均无 故障时间已达数万小时，甚至几十万小时。但 鉴于PLC 在工业控制系统中的重要作用，分 析PLC 自动控制系统可靠性存在的问题，讨 论PLC 自动控制系统的可靠性有着很强的现 实意义。 2 存在的问题 随着对PLC 应用要求的不断提高，其使 用场合日趋复杂，PLC 系统受到的外界干扰也 越来越多。如温度过高、噪声干扰、冲击振动 剧烈，电磁干扰、安装不当，操作错误都可能 造成PLC 控制系统可靠性降低。产生诸如： 传输信号中断，机械触点抖动，现场变送器失 灵，执行机构无响应，电机不工作，各种电动阀、 电磁阀该开的不能打开，内部信号相互串扰， PLC 自动控制系统可靠性及其提高方式的研究 文/孙海林 PLC 的可靠性对企业生产安全 与稳定性有着重要作用，探讨提 高PLC 控制系统可靠性的方法具 有十分重要的意义。文章详细介 绍了影响PLC 可靠性的主要因素， 并针对这些因素，从系统的硬件 方面论述了提高PLC 控制系统可 靠性、稳定性的实现方法。 摘 要 工作触点间产生强烈电弧。从故障点出现的位 置看，故障因素主要来自于系统软、硬件和 外围设备。这其中约有5% 的故障发生在PLC 内部，这表明PLC 本身的可靠性是比较高的。 约有9 成的故障由I/O 模板引起。具体故障分 布参见图1。 3 提高PLC 控制系统可靠性的措施 因此，在系统设计时应在对硬件上进行 合理配置时，同时对相应的软件进行优化。下 面主要从PLC 的外围设备来分析提高PLC 的 可靠性的具体措施。 3.1 对PLC工作环境的要求 良好的环境是PLC正常工作的先决条件， 要考虑安装环境中温度、湿度、振动和空气等 相关因素。除部分特种PLC 外，正常PLC 工 作的环境温度应为0 ～ 55℃，过高或过低温 度都会对CPU 及其功能模块造成损害。基本 单元和扩展单元保持足够距离，PLC 安装时一 般都远离热源，避免阳光直射，并保持足够的 散热空间和通风渠道，在个别温度恶劣的场合， 可以通过温度控制器保证PLC 在合理的温度 工作，避免PLC 在极限温度下工作。为了保 证PLC 绝缘良好，要防止凝露的产生，空气 的相对湿度应小于85%。强烈的振动会照成 PLC 定位螺栓松动，卡件与卡槽接触不良，导 致系统稳定性下降，是PLC 安装的大忌。因 此安装时，应是PLC 尽量远离振动源，在不 可避免的情况下，要采取紧固、防振和缓冲措 施。此外，PLC 工作环境对空气也有一定的要 求，为避免腐蚀、导电尘埃和易燃气体的影响， 应采取适当的空气净化措施，并将PLC 封闭 安装。 3.2 供电、接地与接线 PLC 产品对电源的要求是比较高的，不 同PLC 需要与之匹配的电压、频率、交流纹 波系数和输入输出的供电方式。其他对电源的 要求还包括PLC 应采用专用线供电，避免同 线路元件故障造成的连带影响，必要场合还需 与动力供电和控制电路供电分开，个别特种场 合，可采用带屏蔽的隔离变压器供电。良好的 接地是PLC 正常工作的重要保证。PLC 的应 采用专用接地，优选分开接地，次选共用接地， 禁用共通接地。就接地方式而言，一般多采用 并联式单点接地。接地点应尽量接近PLC，接 地线截面积不小于4mm2，电阻不超过10Ω。 良好PLC 接线也是系统可靠性的重要保证。 输入接线的不宜超过30m，确有必要时，应采 用采用中间继电器过渡。动力部分、控制部分、 PLC 和I/O 部分，交、直流线都应分别配线， 集成电路或晶体管设备的开关量与模拟量的I/ O 线必须采用屏蔽电缆。 3.3 其他硬件保护措施 PLC 控制系统的可靠性主要依赖于后期 的维护管理。供电电源，外设、CPU、信号模板、 I/O 都是日常检修维护的重点单元。对于不可 修复元件的“保质期”也影响系统可靠性，维 护中多用“老化筛选法”，其原则是尽早发下 不可靠的因素，缩短早期故障存在时间， 延 长“偶然期”和“损耗期”，推迟耗损故障期 的到来。对可靠性要求较高的单元，则需采取 必要的冗余设计和降级操作。 4 结束语 提高PLC 自动控制系统可靠性的措施还 有很多，更过优化的措施还有待于广大技术工 作者不断地去创新和拓展，我们坚信只要我们 在工作中善于观察，勤于思考，用于创新，在 硬件线路的设计，元器件的选择，工作环境的 改善，程序的优化上多下功夫，就一定能推动 PLC 自动控制系统的可靠性的研究的不断进 步。 参考文献 [1] 阮友德，邓松，张迎辉. 电气控制与PLC 实训教程[M]. 人民邮电出版社，2006. [2] 于庆广. 可编程控制器原理及系统设计 [M]. 北京: 清华大学出版社，2004. [3] 殷洪义. 可编程控制器选择设计与维护 [M]. 北京: 机械工业出版社，2009. [4] 刘文勇. 大型测控系统抗干扰问题的探讨 [M]. 兵工自动化，1997. 作者单位 江苏省泰州机电高等职业技术学校 江苏省泰 州市 225300 |
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