PLC可靠运行

2024-07-21

PLC可靠运行（精选8篇）

PLC可靠运行第1篇

可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, 简称PLC或PC) 是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字量、模拟量的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物, 它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点, 充分利用了微处理器的优点。

PLC的主要特点如下:

1.1 用内部已定义的各种辅助继电器代替机械触点继电器, 通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接导线, 这些内部继电器的节点变位时间可理想化地认为等于零, 因此只需考虑它的0-1状态而无需考虑传统继电器所固有的返回系数。

1.2 可靠性高, 抗干扰能力强, 适用于复杂的工业环境;

1.3 配套齐全, 功能完善, 适用性强, 易于与工业控制系统联成一个整体, 易于扩充其功能;

1.4 易学易用, 照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯, 特别是PLC的程序编制采用简单指令形式, 使用户程序编制形象、直观、方便易学。

经过30多年的发展, PLC已十分成熟与完善, 尤其在顺序控制、开关量逻辑运算和处理这两方面具有显著优势, 而模拟量闭环控制也已非常成熟。PLC技术自从引入我国的电力行业后就得到了广泛应用, 并发展壮大。

2 PLC的应用领域

目前, PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业, 使用情况主要分为如下几类: (1) 开关量逻辑控制; (2) 工业过程控制; (3) 运动控制; (4) 数据处理; (5) 通信及联网。

3 PLC的应用特点

一是可靠性高, 抗干扰能力强。二是配套齐全, 功能完善, 适用性强。三是易学易用, 深受工程技术人员欢迎。四是系统的设计, 工作量小, 维护方便, 容易改造。

3.1 安装与布线。

动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线, 隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。

PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备, 不能与高压电器安装在同一个开关柜内。PLC的输入与输出最好分开走线, 开关量与模拟量也要分开敷设。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆, 输出线应尽量远离高压线和动力线, 避免并行。

3.2 I/O端的接线。

输入接线:输入接线一般不要太长。输入/输出线不能用同一根电缆, 输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端, 使编制的梯形图与继电器原理图一致, 便于阅读。

输出连接:输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中, 可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上, 并且连接至端子板, 若将连接输出元件的负载短路, 将烧毁印制电路板。

使用电感性负载时应合理选择, 或加隔离继电器。

PLC的输出负载可能产生干扰, 因此要采取措施加以控制。

4 保证PLC安全、可靠运行的措施

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备, 一般不需要采取什么措施就可以直接在工业环境中使用。然而, 当生产环境过于恶劣, 电磁干扰特别强烈, 或安装使用不当, 就可能造成程序错误或运算错误。因此, 为保证PLC的正常安全运行和进一步提高控制系统的的可靠性, 在使用过程中仍应采取一定的抗干扰措施。

4.1 PLC控制系统工作环境

PLC是专为工业控制设计的, 对工作环境的要求不高。但是在PLC控制系统中, 如果环境过于恶劣, 或安装使用不当, 会降低系统的可靠性。安装PLC应避开大的热源, 一般使用环境温度通常控制在0℃~55℃范围内, 要有足够大的散热空间和通风条件, 开关柜上下应有通风百叶窗。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的环境使用PLC时, 需将PLC封闭安装。如果PLC安装位置有强烈的振动源, 系统的可靠性也会降低, 所以应采取相应的减振措施。安装PLC时, 还应远离强干扰源, 如大功率晶闸管装置、高频焊机和大功率动力设备等。

4.2 PLC的电源与接地

在PLC控制系统中, 电源是干扰进入PLC主要途径之一。电网干扰串入PLC控制系统, 主要是通过PLC系统的供电源、变速器供电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。因此在布线时, 如遇有较强干扰源或可靠性要求很高的场合时, 可在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器, 屏蔽层和PLC的浮动端子应接地, 且接地面积不小于2mm2, 接地电阻小于是100Ω。接地线要采取独立接地的方式, 不能用与其它设备串联接地方式, 否则它会使各设备间产生电位差而引入干扰。对于变速器供电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电应选择分布电容小、抑制带大的配电器, 以减少PLC系统的干扰。

4.3 PLC的输入/输出接线

PLC的输入信号线、输出信号线应尽量分开布线。模拟信号线应分开布线而且要采用屏蔽线, 将屏蔽层接地。当输入端或输出端接有感性电源时, 对于直流电路应在二端并联续流二极管, 如图1所示。对于交流电路, 应在它们两端并联阻容吸收电路, 如图2所示。采取这些措施, 可以防止电感性输入或输出电路断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流对PLC的输入、输出端子及内部电源造成的冲击。当PLC的输出驱动的负载为电磁阀或交流接触器之类的元件时, 在输出端与驱动元件之间增加固定继电器, 进行隔离。

4.4 安全保护措施

加强PLC控制系统的安全保护措施可以提高其运行的可靠性。其安全保护措施主要可在短路、失压与紧急停车、联锁等方面采取一定的保护措施。

为保证PLC及整个系统的安全, 在PLC输出线路上要装熔断器, 以防止负载短路, 最好在每组输出回路上都串联一只容量合适的熔断器。

PLC正常工作情况下, 当电源消失又重新正常供电或紧急停车信号输入PLC时, PLC能使系统处于停机状态。但当PLC的输出继电器或晶体管毁坏, 会使PLC的输出保持为断开, 就不能靠PLC来实现失压保护和紧急停车功能。因此, 在PLC控制系统中, 可在PLC外部负载供电线路中设置失压保护电路和紧急停车电路。

PLC控制系统的联锁功能可通过编程来实现, 但为了进一下提高系统的可靠性, 应在硬件上也采取措施。例如对电机的正反转控制上, 光靠软件来实现是不够的, 因为接触器在控制大功率电机时, 有时会出现因主触点“烧死”而在线圈断电后还不断开的故障, 导致正反转线路同时接通而造成三相电源短路事故。解决这一问题的办法可以用硬接线将两个接触器的常闭触点互相串联在对方的线圈控制回路中, 实现硬件的互锁。

5 结束语

随着PLC应用领域的不断拓宽, 如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素。在实际应用中, 影响PLC控制系统可靠性的因素多种多样, 我们要分析各种因素产生的原因, 在电路设计和软件编程中采取相应的技术措施, 并在实践中不断改进和完善, 确保PLC控制系统可以长期稳定可靠地运行。

摘要：介绍可编程控制器在工业控制领域的应用以及PLC在应用过程中, 要保证正常运行应该注意的一系列常见问题, 分析PLC控制系统干扰因素, 主要从硬件方面采取措施, 提高PLC在工业应用中的实际抗干扰能力, 增强PLC控制系统的可靠性。

关键词：PLC,控制系统,可靠性,措施

参考文献

[1]王兆义.小型可编程控制器实用技术.机械工业出版社, 2003.

PLC自动控制系统的可靠性第2篇

关键词：可靠性；PLC自动控制系统；研究

中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 13-0000-01

The Reliability of PLC Automatic Control System

Zhang Jinhu

(Tangshan Kaiyuan Automatic Welding Equipment Co.,Ltd.,Tangshan063000,China)

Abstract:PLC automatic control system reliability problems for 7 more in-depth research,the method of operation to improve system reliability.Proved using these methods to improve the reliability of the system is effective.

Keywords:Reliability;PLC automatic control system;Research

工业年月机作为中央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLE之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的可靠性，且编程简单、灵活，因此越来越受到人们重视。

一、控制系统可靠性降低的主要原因

（一）影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：1.造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。2.点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果。3.现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

（二）影响执行机构出错的主要原因有：1.控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。2.控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。3.各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。

二、设计完善的故障报警系统

在自动控制系统的设计中应设计3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位／灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

三、输入信号可靠性研究

要提高现场输入给PLC信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。

在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A／D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DTIO、DTII、DTl2中，当最后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉最大和最小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DTO中。

提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时应将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的：如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。

四、执行机构可靠性研究

当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障?可采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸台，停止时接触器是否可靠释放，这是最让人关心的。

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。

五、结论

浅谈PLC可靠性研究第3篇

提高PLC自动控制系统可靠性的方法有以下几种: (1) 提高输入信号可靠性。输入信号可靠性研究要提高现场输入给PLC信号的可靠性, 首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关。防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序, 增加输入信号的可信性。虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性。但如果输入给PLC的开关量信号出现错误, 模拟量信号出现较大偏差, PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作, 这些都可能使控制过程出错。影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有:a.造成传输信号线短路或断路, 当传输信号线出故障时, 现场信号无法传送给PLC, 造成控制出错;b.机械触点抖动, 现场触点虽然只闭合一次, PLC却认为闭合了多次, 虽然硬件加了滤波电路, 软件增加微分指令, 但由于PLC扫描周期太短, 仍可能在计数、累加、移位等指令中出错, 出现错误控制结果;c.现场变送器, 机械开关自身出故障, 如触点接触不良, 变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等, 这些故障同样会使控制系统不能正常工作。 (2) 提高执行机构可靠性。造成执行机构出错的主要原因:a.控制负载的接触器出现故障, 不能可靠动作。虽然PLC发出了动作指令, 但执行机构并没按要求动作。b.各种电动阀、电磁阀自身出现故障, 该开的没能打开, 该关的没能关到位。c.由于控制变频器自身出现故障, 变频器所带电动机没按要求进行工作。由于执行机构没能按PLC的控制要求动作, 使系统无法正常工作, 降低了系统可靠性。 (3) 完善故障报警系统。设计完善的故障报警系统在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统, 1级设置在控制现场各控制柜面板, 用指示灯指示设备正常运行和故障情况。当设备正常运行时对应指示灯亮。当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况。专门设置了故障复位灯测试按钮, 系统运行任何时间持续按该按钮3s, 所有指示灯应全部点亮, 如果这时有指示灯不亮说明该指示灯已坏, 应立即更换, 该按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上, 当设备出现故障时, 有文字显示故障类型, 工艺流程图上对应的设备闪烁, 历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内, 当设备出现故障时, 信号箱将用声、光报警方式提示工作人员及时处理故障。在处理故障时, 叉将故障进行分类, 有些故障是要求系统停止运行的, 但有些故障对系统工作影响不大, 系统可带故障运行, 故障可在运行中排除。这样就大大减少整个系统停止运行时间, 提高系统可靠性运行水平。

参考文献

[1]汪晓光.可编程控制器原理及应用[M].

[2]暑传标.可编程控制器应用指南[M].

[3]宫淑贞.可编程控制器原理及应用[M].

[4]廖常初.可编程序控制器应用技术[M].

PLC控制系统可靠性设计第4篇

1输入可靠性程序设计

1.1 防止抖动

大部分PLC信号输入系统都有滤波装置。该装置的安装可避免触点出现抖动现象。为了保证滤波质量, 需将滤波时间设置为毫秒级别, 只有当信号输入时间在8 ms内且有作用效果时, 才会出现输入信号。一般来说, 不同的系统有不同的信号输入时间, 应根据不同的环境来进行实地测试。

1.2 确保输入脉冲的稳定性

在采集输入脉冲时, 为了避免出现丢失的情况, 一般可以采用以下两种手段: (1) 借助高速计数功能采集脉冲, 只要确保高速计数最高工作频率高于脉冲频率, 就不会丢失脉冲; (2) 利用定时中断和脉冲采集子程序采集脉冲, 只要确保采集时间间隔小于脉冲频率的倒数, 就不会丢失脉冲。

1.3 数字滤波

在采集模拟信号时, 应当连续采集3 次样本, 采样的时间间隔可以根据A/D转换时间和信号的变化来确定。按照一定的顺序, 将3 个数据保存在不同的数据保存器中, 经对比后, 取这3 个数据的中间值或平均值作为输出的主要数值。

1.4 避免出现非法输入

不同信号间有着不同的关系, 应仔细分析存在的关系, 以确保信号符合法律途径。例如, 不能让左右2 个行程开关都处于关闭状态, 如果有这种情况出现, 就是所谓的“不符合法律的输入”, 就要被警告或是停止使用。

1.5 检测是否有多余、错误的输入

检测错误的传感器一般有模拟量检测和逻辑量检测两种。为了保证检测效果, 可以同时布置2 个传感器, 再对照2 个读者信号, 看其是否相同。如果不同, 且超过了有限的时间, 就证明其中一项有问题。

2 输出稳定性程序构建

在一般的PLC控制系统中, 除了输入问题外, 输出问题也是需要注意的问题之一。有时, 即使系统正确地输入了PLC信号, 并且输入模拟量时产生的误差极小, 也很容易出现PLC控制系统输出错误的问题。PLC控制系统输出错误是由多种原因引发的, 既有可能是系统内部出现问题, 也有可能是工作人员操作失误。有效减少PLC控制系统中的输出错误, 是系统安全、稳定运行的关键。当前, 有许多方法能够有效解决PLC控制系统输出错误的问题, 常用的为软件控制方法。

2.1 高质量的输出监控

为了保证输出质量, 应对内部元件进行实时监控。一般监控方式有两种, 即动作反应监控和看门狗监控。这两种监控方式之间没有明显的区别, 监控原理相似, 不同的是, 前者需要在规定的时间内完成相关动作, 后者对时间没有限制, 更注重动作的完成情况。

2.2采取手段减少错误输出

PLC控制系统的应用范围较广, 即使在恶劣的环境下, 该系统也不能出现问题, 且系统误输出在逻辑方面是不允许的。例如在采用PLC系统进行控制的电梯中, 为了避免电梯出现急停的情况, 就会用到PLC系统的错误判断功能, 利用计算机程序来保证端站的正常工作, 提升电梯的安全性。

3 PLC信息安全性程序构建

随着计算机技术的飞速发展, PLC控制系统逐渐与其他的计算机系统有着非常密切的联系。由于信息范围较广, 容易受到干扰, PLC控制系统信息出现错误的情况屡见不鲜, 因此, 信息程序也会出现错误, 导致信息不准确。

3.1 信息安全性

为了确保信息的安全, 可以采用以下两种方式: (1) 数据校验。为了保证信息的准确性, 在进行信息传输时需要检验, 从中发现问题, 避免使用到错误的信息。一般来说, 数据校验分为校验和帧校验两种。 (2) 重复通信。重复通信主要分为两大步骤——写数据需要实现“写成功”的应答, 读数据需要数据和校验码正确与否的检验。

3.2 通信稳定性

在通信时, 要对系统设立不同数据读写的权限, 对不同的人设定不同的权限。比如, 在对PLC进行控制的计算机系统中, 系统管理员具有最高的权限, 能够随时对PLC系统数据进行读写操作;而工程师则不具有这样的权限, 只能读取数据, 却不能改写数据。

4 PLC控制系统中问题的解决办法

4.1掉电维护

在正常运行过程中, PLC控制系统是一个电位均势体。一旦出现因掉电而导致的电位差, 应及时组织专业人员进行电位的恢复和调整。

在构建程序时需注意, 在掉电后, 再次恢复状态可以保证相关部分正常运转, 主要体现为各个动作自保持;在失电后, 不启动就不能够再得电, 需要进行相关的联锁。

4.2 对错误进行及时报警

为了保证及时发现并处理错误, 一些PLC控制系统采用了3 级错误报警体系。首先, 安排1 级设备直接控制系统的现场控制面板, 用不同颜色的指示灯来显示不同设备的运行状况, 以便管理人员全面接收系统信息;其次, 采用2 级设备监控系统的不同部分, 并直接显示在控制中心的监视器上, 让管理人员及时了解系统的实时运行状况, 即使在出现问题后也能快速作出反应;最后, 用3 级设备监控中心控制器的运行状况, 如果设备运行出现错误, 就会发出警报, 提醒相关人员及时处理。

4.3故障或错误判断

故障或错误判断主要是确定已经产生的错误和问题的类型。为了更好地处理系统中的错误和问题, 可以在计算机中构建错误和问题判断知识体系, 借助这一体系监管和判断程序。当PLC在对实际的工作状况进行监视时, 能够将收集、保存的相关资料传送给计算机, 计算机在处理这些数据资料后, 将其收入数据体系中。如果该体系出现问题, 知识系统就要根据相关规则和运行制度, 对其中的问题进行判断。判断后, 应进一步优化知识体系中的学习模式, 改善知识体系中的相关原则, 从而使知识体系的效用不断增强。

5 总结

在PLC控制系统中, 要全面考虑影响PLC稳定性的多种因素, 且在构建程序时采用科学、有效的方法, 这样才能确保控制系统的安全、高效和稳定运行。另外, 由于PLC控制系统的类别不同, 只有结合实际情况深入研究, 才能取得较好的应用效果。

摘要：当前, PLC在工业生产中发挥着重要的作用, PLC控制系统的稳定性与工业生产的效率、安全密切相关。研究影响PLC控制系统稳定性的因素, 并提出相应的解决措施, 对提升系统的安全性和稳定性具有十分重要的意义。

关键词：PLC控制系统,滤波装置,模拟信号,非法输入

参考文献

[1]陈在平, 赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2005.

PLC控制系统可靠性研究第5篇

关键词：PLC,控制系统,干扰

引言

由于PLC是专门为工业生产环境设计的装置, P L C控制系统如果设计不当, 由PLC组成的控制系统往往在应用中会产生一些可靠性方面的问题。如干扰特别强烈, 可能使PLC引起错误的输入信号, 因此为提高控制系统的可靠性, 在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常必要的。

1 PLC控制系统可靠性因素分析

PLC可靠性研究思路:描述的通信模型可推出如图1所示的低压PLC通信模型。

2 提高PLC控制系统可靠性的方法

2.1 输出输入配线注意的问题

抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响。电阻可以取51-120欧, 电容的额定电压应大于电源峰值电压。电容可以取0.1-0.47uF, 续流二极管可以选1A的管子, 其额定电压应大于电源电压的3倍。要提高现场输入PLC信号的可靠性, 首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关, 防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序, 增加输入信号的可靠性。在现场输入触点后加一定时器, 定时时间根据触点抖动情况和系统所需要的响应速度确定, 一般在几十毫秒, 这样可保证触点确实稳定闭合后, 才有其它响应。模拟信号滤波可采用程序设计方法, 对现场模拟信号连续采用3次, 采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。

3次采样数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉其最大值最小值, 保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器中, 提高读入PLC现场信号的可靠性还可以利用控制系统自身特点, 利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制, 由于储罐的尺寸为已知, 进液和出液的阀门开度和压力是事先给定, 在一定时间内罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的, 如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大, 则可判断为液位计故障, 通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护, 当开关动作时发出信号给PLC, 这个信号是否真实可靠, 在程序设计时我们将此信号和该罐液位计信号对比, 如果液位计读数也在极限位置, 说明该信号是真实的;如果液位计读数不在极限位置, 则可判断为液位极限开关故障或传送信号线路故障, 同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时, 采用了上述方法, 大大提高了输入信号的可靠性。

2.2 用软硬件互锁解决误发讯及误动作

在PLC的输出装置中, 有的执行元件如电机的正反转、机械零件的前进和后退等, 有两个动作。连锁分动作优先和输入信号优先。动作优先指先进入信号优先, 后进入信号从前输出信号OFF有效, 其梯形图如图2所示。

输入信号优先指:先进入信号输出ON后进入信号也是前输出为OFF, 用新的信号使输出为ON。其梯形图如图3所示。

3 PLC控制系统可靠性的措施

当输入端或输出端接有感性元件时, 对于直流电路, 应在它们两端并联二极管如图 (4) 所示对于交流电路, 应在它们两端并联阻容吸收电路如图 (5) 所示。

当PLC的输出驱动的负载为电磁阀或交流接触器之类的元件时, 在输出端与驱动元件之间增加固定继电器, 如图6。

4 电源部分防干扰措施

电源质量的好坏直接影响PLC控制系统的可靠性, PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器。考虑到高频谐波干扰不是通过变压器绕组的互感耦合, 而是靠初、次级寄生电容耦合, 初、次级之间应采用三层屏蔽层保护, 这样可明显提高对共模干扰信号的抑制。在实际控制系统中, 接地是抑制干扰、使系统可靠工作的主要方法。在设计中如能把接地和正确的屏蔽结合起来就可以解决大部分干扰问题。接地设计有两个基本目的:消除各电路流经公共地线所产生的噪声电压和避免磁场与电位差的影响, 使其不形成地环路, 如果接地方式不好就会形成环路, 造成噪声耦合。理想的接地是一个系统的所有接地点与大地之间阻抗为零, 但这是难以做到的。在实际接地中总存在着连接阻抗和分散电容, 所以如果接地线不佳或接地点不当, 都会影响接地质量。

5 PLC冗余设计研究方法

由于冗余设备长期处于空闲状态, 使得控制系统的成本大幅度地增加, 因此其应用必然受到一定程度的限制。以下介绍一种新的冗余设计方法:双重并联冗余设计, 内部原因包括系统的偶然性故障和长时间使用后的性能老化, 以及经过可靠性增长试验仍未能发现的软件和硬件缺陷等引起的故障。冗余设计技术主要针对系统可能出现的永久性、瞬间性和间歇性故障进行冗余设计。冗余技术即采用备用的硬件或软件参与系统的运行或处于准备状态, 一旦系统出现故障, 能自动切换, 保持系统不间断地正常工作。软件冗余:采用程序复执的方式, 能有效地预防和处理瞬时故障。所谓复执, 是指在系统出现瞬时故障时, 重复执行故障的那一部分程序, 这样系统不必停机, 往往可以自动回复到原来正确的动作, 这实际上是一种时间冗余方式。

参考文献

[1]袁任光.可编程序控制器应用技术与实例[M].广州:华南理工大学出版社, 1997.

[2]段苏振.提高PLC控制系统可靠性的设计因素[J].电气传动, 2003 (05) :45-49.

PLC控制系统的可靠性探析第6篇

一、硬件系统可靠性PLC

控制系统通常包括中央处理器、主机箱、扩展机箱及相关的网络与外部设备;生产现场设备包括继电器、接触器、各种开关、极限位置、安全保护等。任何一个因素都可能是干扰源, 可分为内部干扰源和外部干扰源。

1、电源抗干扰

电源是干扰进入的主要途径之一, 对电磁干扰较强, PLC的供电应与动力供电和控制电路供电分开。在进入PLC系统之前加屏蔽隔离变压器, 屏蔽隔离变压器的次级侧至PLC系统间必须采用不小于2mm2的双绞线。

2、输入抗干扰

元器件质量的好坏和连接方式直接影响输入电路的可靠性。保证采用高质量的元器件防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。

3、接地抗干扰

在设计时, PLC的接地应与动力设备的接地分开, 采用专用接地;如不能分开接地时, 应采用共用接地;绝对禁止采用共通接地方法。恶劣环境下要注意防静电, 防电流冲击过大等。

4、电磁干扰的抗干扰

电磁干扰分为共模干扰和差模干扰, 共模干扰主要由电网串入;差模干扰主要由空间电磁场在信号间耦合感应造成。为了避免或减少内外上述电磁干扰, 必须采取3个方面抑制措施:抑制干扰源;切断或衰减电磁干扰的传播途径;提高装置和系统的抗干扰能力, 通常一般采用隔离和屏蔽的方法来实现。

5、冗余设计和降级操作设计

冗余设计可采用热后备或冷后备方式。热后备方式, 冗余的后备系统也同时运行, 两者输出的结果一致时, 表示系统是正常运行的;一旦结果不一致, 则发出警报信号, 同时, 根据自诊断的结果切换到正常的系统。冷后备方式操作时, 它在自诊断检测出运行系统故障后才切入后备系统。

降级操作是指在设计时, 将手动操作包括在内的设计。例如:紧急停车的设计, 关键设备的开停和再启动功能的设计等。

这样, 一旦发生故障, 可采用降级的操作, 即对部分或全部设备进行手动的开停操作, 以避免设备的损坏或对人员的伤害。

同时外在的质量也需注意, 简单来说需要满足五防的要求:防水、防尘、防摔、防静电、防干扰。

二、软件系统

可靠性软件的可靠性主要是指软件对错误信号的抵抗力、对设备故障的判断力及对不同工况的适应能力等。

1、数字滤波

滤波通过对模拟信号多次采样求均值, 增加数据输入的稳定性和防止重复输入。常用的滤波方法有程序判断滤波、中值滤波、滑动平均值滤波、防脉冲干扰平均值滤波、算术平均值滤波、去极值平均滤波等。

2、通信数据校验

在PLC与其它设备采用自由协议通信时干扰会造成错码, 如果不纠错很容易引起程序运行错误。传送方面可参照“三次握手”, 编码采用纠错码, 并建立反馈措施和报警控制措施。

3、设置断电记忆功能

有些设备在意外停机后再开机时, 必须按照停机前的工艺操作, 这就要求在程序设计中使用停电记忆机前的工艺, 这就要求在程序设计中使用停电记忆功能, PLC可对内部的输出继电器, 辅助继电器, 计数器等进行停电记忆设置, 实现断电保护。较可靠的办法是把调试成功的程序用ROM写入器固化到EPROM/E2PROM中去。应用程序的备份, 如光盘或EPROM/E2PROM等必须小心保护。

4、设置报警系统

专门设置一个定时器, 作为监控程序部分, 对系统的运行状态进行检测。若程序运行发生故障, 如出现死循环等, 此时PLC发出报警信号。外部报警系统可结合现在的各种先进技术:语音报警、短信报警、画面报警等。

5、软件容错设计

为提高系统运行的可靠性, 使PLC在信号出错情况下能及时发现错误, 并能排除错误的影响继续工作, 在程序编制中可采用软件容错技术。在目前现场设备信号不完全可靠的情况下, 对于非严重影响设备运行的故障信号, 可在程序中采取不同时间的判断, 以防止输入接点的抖动而产生“伪报警”。若延时后信号仍不消失, 再执行相应动作。在充分利用信号间的组合逻辑关系构成条件判断时, 即使个别信号出现错误, 系统也不会因错误判断而影响其正常的逻辑功能。

在具体的编码实现时应注意良好的模块化设计和可移植性、易用性。增加新功能可增强产品的差异性, 但同时要多注意新增功能的必要性和稳定性。

参考文献

[1]康毅、李正文、吴锦强:《对提高PLC系统可靠性的探讨》, 《测控技术》, 2004年。

PLC自动控制系统可靠性分析第7篇

1 PLC概念

PLC自动控制系统主要是指一种在工业领域中, 针对生产和发展研发的数字运算操作系统。PLC一般将可编程的储存器作为基础, 并在内部完成顺序控制等操作指令, 进而指导机械进行加工和生产。由于其自身具有操作简单、可靠、工作效率高的优势, 受到工业企业的青睐, 并逐步推广和普及, 日后必将成为未来工业企业发展的主要方向。

2 影响PLC自动控制系统可靠性的原因

PLC自动控制系统本身具备可靠性特征, 但是, 一旦在操作过程中, 没有按照指令要求进行, 会出现信号错误等现象, 从而影响PLC系统的运行可靠性。一般PLC自动控制系统没有按照操作要求工作主要是由三大方面因素的影响造成的:

首先, 变频器作为PLC自动控制系统的核心, 如果出现故障, 势必会造成所带电机不能够正常工作;其次, 操作员工没有及时开、关电动阀或者电磁阀, 从而影响PLC自动系统正常运行, 降低PLC自动系统的可靠性;最后, 控制负载接触器是连接指令与PLC自动控制系统的重要桥梁, 如果控制负载没有正常工作, 即便发出有效指令, PLC自动控制系统也不会执行操作指令[1]。

除此之外, 输入对PLC自动控制系统的开关信号以及模拟信号出现的错误主要表现在:一, PLC误认为现场触点闭合多次, 尤其是受到扫描周期短, 导致其内部计算出现错误, 从而影响控制信号;二, PLC自动控制系统触点接触不良或者变送器故障, 对PLC自动控制系统可靠性运行造成了消极影响, 降低其可靠性;三, 电线老化或者受到机械之间的拉扯, 会造成传输信号线短路, 导致系统无法顺利接收到指令, 造成系统控制出现错误。

3 提高PLC自动控制系统可靠性的有效对策

3.1 健全报警系统

健全报警系统, 要在系统设计之初, 采取分层模式, 实现三重保护。一级, 主要负责生产现场的故障报警, 通过控制面板指示灯, 对监控现场情况进行全面监控, 结合指示灯反馈的情况, 一旦发生故障, 及时解决。指示灯长时间使用会出现故障, 应设置故障复位灯, 工作人员在监督过程中发现灯坏了, 及时更换, 确保指示灯能够引导实际工作;二级, 主要是中心控制监视屏幕显示器, PLC自动系统出现问题时, 监视器发现故障问题, 就会记录故障发生的时间等相关信息;三级, 故障发生会被反映到中心控制室信号箱内, 如果设备出现故障, 中心控制箱就会发出信号, 提醒工作人员发生故障。由于故障类型较多, 工作人员可以将故障进行分类, 有针对性的进行处理故障, 从而提高PLC自动系统可靠性。

3.2 构建可靠的执行机构

执行机构是确保指令准确传达的关键, 是连接指令结果与现场调控的重点。因此, 构建可靠的执行机构, 确保指令能够可靠地传达到系统是首先要做的:第一, 针对电动阀和电磁阀的开关, 应结合各阀门开关时间的实际情况, 适当延长时间, 并在延长时间内观察阀门接收到的信号是否准确, 从而判断电动阀门是否能够正常运行, 如果发现问题, 应及时解决, 确保PLC自动系统可靠运行;第二, 针对负载接触器而言, 主要是观察接触器工作是否正常, 确保接触器启动吸合, 关闭分离。通过上述方式, 能够在一定程度上提高PLC自动系统可靠性运行。

3.3 提高工作人员专业技能

执行操作工作人员作为操作PLC自动系统的一线人员, 针对故障, 需要专业人员处理, 不仅了解PLC自动系统操作, 还要掌握其运行原理, 只有这样, 才能够为PLC自动控制系统提供可靠服务。因此, 提高工作人员专业技能是必要的, 企业要加强对员工进行培训, 强化专业知识, 提升专业技能。

3.4 确保信号输入可靠

提高输入信号的可靠性一般在程序设计时, 增加滤波程序, 提高信号准确性, 通过层层采样, 最终取得中间值保存;另外, 可以通过加强信号线来提高信号准确率, 信号线在工作过程中, 受到电流和电压的影响, 会导致信号线发送信号出现错误。因此, 应加强信号线, 使用一些质量较好的信号线等, 并经常维护检查信号线, 以此来确保信号线能够良好工作, 通过这种方式, 传送正确指令, 从而提高PLC自动控制系统可靠性[2]。

4 结语

根据上文所述, 提高PLC自动系统可靠性, 并不是一蹴而就的事, 需要在实际工作中不断完善, 才能够不断提高其可靠性。企业不仅要提高工作人员的专业技能, 还要在设计系统的时候, 注重细节, 从而有效的提高系统的安全、可靠运行, 推动我国工业企业不断发展。

参考文献

[1]陈红卫, 俞孟蕻.网络系统最小路集的一种计算机算法[J].电子产品可靠性与环境试验, 2010, 18 (03) :259-261.

论PLC自动控制系统的可靠性第8篇

可编程控制器由于抗干扰能力强, 可靠性高, 编程简单, 性能价格比高, 在工业控制领域得到越来越广泛的应用。在现代化的工业生产设备中, 有大量的数字量及模拟量的控制装置, 例如电机的起停, 电磁阀的开闭, 产品的计数, 温度、压力、流量的设定与控制, 等等, 对工业现场中的这些自动控制问题, 可编程控制器已成为解决的最有效的工具之一。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济发展。提高控制系统的可靠性是整个系统安全可靠运行的关键。

控制系统的可靠性是一个是一个十分复杂的系统工程问题, 它涉及系统的设计、测试检验、分析试验、安装运行等多个方面, PLC控制的可靠性是PLC与被控对象结合后组成的系统的可靠性。

二、影响控制系统可靠性的原因

工控机和PLC自身都有比较高的可靠性能, 可是输入给可编程控制器的输入信号一旦有错误, 模拟信号出现偏差, 可编程控制器执行机构动作错误, 都会使控制过程出现错误, 从而造成很大的经济损失。

(一) 影响输入给可编程控制器的信号出现错误的因素

1.由于机械力、线路老化及其他问题造成信号线出现问题, 当信号线出现问题时, 现场的输入信号就没法传入给可编程控制器, 控制系统就会出错。

2.机械触点抖动。虽然现场触点只会一次闭合, 但可编程控制器却会认为有多次闭合, 虽然软件和硬件分别加了微分指令和滤波电路, 但因为可编程控制器扫描的周期时间比较短, 还有可能在运算过程中出现错误, 从而导致控制结果出错。

3.现场变送器接点接触不稳定造成开关出现故障, 现场变送器反映出电量偏差大甚至不能工作, 这些都是造成系统不稳定的因素。

(二) 执行机构出现错误的因素

1. 可编程控制器发出了指令, 但是执行机构没有按照要求动作。

2. 控制变频器起动, 由于变频器自身故障, 变频器所带电机并没按要求工作。

3. 电动阀、电磁阀的开关没有按动作开关, 因为执行机构没有按要求完成动作, 导致系统工作失常, 系统的可靠性降低。

(三) 其他因素

除上述以外还有很多其它因素, 如:系统工作的环境, 温度、湿度, 周围环境污染, 振源和污染源, 布线的合理性, 接线的正确性, 以及软件系统的运行情况, 等等。

三、提高PLC自动控制系统可靠性的办法

(一) 在控制系统中加入报警系统。

我们应该在控制系统中设计加入三个等级的故障报警系统。在现场控制柜的面板上设置第一级, 设备的运行情况用指示灯指示, 灯亮表示设备运行正常, 指示灯以固定频率闪烁说明有故障应当及时维修。在中心控制室设置第二级报警系统, 中心控制室可加入监视器, 便于出现故障时可以显示故障类型而且可以记录故障。在中心控制室的信号箱内设计第三级故障报警系统, 信号箱可以通过光电等形式报警, 方便工作人员处理。

(二) 提高输入信号稳定性及可靠性

1. 硬件方面。选用较可靠的开关和变送器, 避免不明原因导致的传送线路短路、断路或接触不良。

2. 软件。现场输入触点后加一定时器, 根据触点抖动情况和系统要求及相应速度确定定时时间;使用数字滤波程序, 增加输入信号的可靠性。

四、输入信号和执行机构的可靠性

想要提高可编程控制器输入信号的可靠性, 防止传送信号线出现问题, 在选配件的时候要选的变送器和开关的可靠性要求一定要高。并且在设计程序中要加入数字滤波层序, 这样可以提高输入信号的可信度。

提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点, 利用信号之间关系来判断信号的可信程度。

当现场的信号准确地输入给PLC后, PLC执行程序, 将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。为保证机构按控制要求工作可采用如下办法:当接触器控制负载时, 停止和启动这种负载时转变为对接触器线圈的控制, 启动和停止时接触器是否可靠的的吸合和释放, 这是问题的关键所在。

电动阀门在开启和关闭时, 根据它们闭合的时间, 设置一定的延时, 经过检测开启闭合信号, 这些信号如果没有按时正确地反馈给可编程控制器, 就说明阀有问题, 做阀故障报警处理。

五、结语

在PLC控制系统中要想使系统可靠、高效地运行, 必须综合考虑影响系统可靠性的各方面因素并且采取有效措施。本文论述了基于PLC控制的自动控制系统的可靠性研究, 影响可靠性的内容, 以及改善这些情况的方法, 进一步分析了控制系统的可靠性问题。

参考文献

[1]胡寿松.自动控制原理 (第五版) .科学出版社, 2007.