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關(guān)于PLC控制系統的可靠性問(wèn)題研究
摘要：在當今中國努力提高工業(yè)自動(dòng)化水平，大量進(jìn)行技術(shù)改造的前提下，為了進(jìn)一步推廣應用PLC控制技術(shù)，提高PLC系統的可靠性則是其關(guān)鍵所在。隨著(zhù)我國科技的不斷進(jìn)步，現代化水平的不斷提高，在工業(yè)領(lǐng)域PLC控制技術(shù)受到廣泛應用，因此PLC系統的可靠性問(wèn)題越加突出。本文主要分析了PLC系統的基本結構和原理，探討了PLC的工作可靠性問(wèn)題，并在此基礎上，提出了相對的應對措施，取得了較理想的效果。
關(guān)鍵詞：PLC 原理 結構
一、可編程序控制器的一般結構和基本工作原理
可編程序控制器，即PLC是一種數字運算操作的電子系統，它采用可編程序的存儲器，用來(lái)在其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時(shí)、計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。根據PLC實(shí)施控制的基本點(diǎn)的分析，PLC主要由CPU，RAM，ROM和專(zhuān)門(mén)設計的輸入輸出接口電路等組成。中央處理機由中央處理器(CPU)組成，它是PLC的大腦。中央處理器通過(guò)地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。存儲器是具有記憶功能的半導體電路，用來(lái)存放程序、變量和其他一些信息。PLC主要采用繼電器輸出，電路現場(chǎng)輸入接口電路一般有光電禍合電路和微電腦輸入接口電路組成。PLC的中央處理機對各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將掃描結果存儲到狀態(tài)寄存器中。CPU將指令逐條調出并執行，以對輸入和原輸出狀態(tài)進(jìn)行處理，再將正確的結果返回輸出。當所有的指令執行完畢時(shí)，輸出狀態(tài)寄存器集中把電子信號轉換成電壓或電流，驅動(dòng)被控設備。
二、PLC系統的可靠性問(wèn)題
2.1供電系統
若供電系統中存在大的電磁鐵、大電機等，會(huì )對PLC引入電源信號干擾，這種干擾會(huì )使輸入信號產(chǎn)生巨大誤差，對整個(gè)PCL影響巨大，嚴重時(shí)甚至會(huì )造成PLC系統的突然斷電或系統故障，是主要的干擾形式。因此，對一些可靠性要求較高的控制系統，應合理設計供電系統，盡可能減少電源信號干擾。在實(shí)際使用中，一般采用使用隔離變壓器的供電系統、使用ups供電系統和雙電源的供電方式。
2.2 PLC控制系統環(huán)境
PLC控制裝置是專(zhuān)門(mén)針對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的，每種PLC都有自己的工作環(huán)境技術(shù)條件，因此在實(shí)際使用中，應盡量使PLC系統處于自身合適的工作環(huán)境中，以達到延長(cháng)工作壽命，提高系統可靠性的目的。要特別注意控制系統周?chē)臏囟炔灰^(guò)高，如果控制系統的周?chē)h(huán)境溫度超過(guò)55℃，則需要在安裝風(fēng)扇或冷氣機，以避免高溫對控制系統的損害。同時(shí)還應考慮PLC主控制器周?chē)耐L(fēng)和散熱情況，至少留有50mm的距離，以保證足夠的空間用于通風(fēng)。也可選擇安裝適當的溫度傳感器，以便能在高溫時(shí)自動(dòng)切斷加熱器電源，低溫時(shí)自動(dòng)接通電源。
2.3防止輸入、輸出信號干擾
PLC的輸入端或輸出端接有感性元件，為減少PLC輸入電流和外部負載上的電流對這些感應元件的損害產(chǎn)生較大的沖擊影響，一般采取兩端并聯(lián)續流二極管或組容泄放電路。當接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)這一類(lèi)兩線(xiàn)式傳感器的漏電流較大時(shí)，應考慮由此而產(chǎn)生的錯誤信號，此時(shí)可以采用在PLC輸入端子上接一旁路電阻以減少輸入阻抗。在控制器為觸點(diǎn)輸出時(shí)，不管該控制器本身是否能夠抗干擾，對于直流電應采用續流二級管來(lái)進(jìn)行吸收，對于交流電采取RC吸收。
2.4 PLC地線(xiàn)的連接
對PLC控制系統采用恰當的接地方式，是抑制由電位差引起的干擾信號，保證PLC安全可靠運行的需要。一般接地方式主要有浮地式、直接式以及電容式三種，對于PLC系統而言應采用直接式，即控制器與其它設備分別接地。如果實(shí)際條件不滿(mǎn)足，也可采用公共接地方式，但是必須嚴格按要求進(jìn)行布線(xiàn)，嚴禁使用串聯(lián)接地方式，避免電位差引起的干擾信號。接地線(xiàn)的截面積應大于2毫平方米，接地點(diǎn)應盡量靠近PLC。
2.5 PLC軟件
偶發(fā)性故障一般不會(huì )對PLC內部的信息造成破壞，一旦PLC檢測到故障時(shí)，要立即保存當前狀態(tài)信息，并通過(guò)相應的軟件對存儲器進(jìn)行封閉，以防止存儲器信息的丟失。在硬件設計和編程時(shí)，出于對提高系統的可靠性的考慮，應安裝互鎖功能。PLC本身的故障發(fā)生較為頻繁，為了提高PLC控制系統的可靠性，還需要在軟件中增加故障檢測程序。另外，還可以在程序編制中采用軟件容錯技術(shù)的，使PLC在發(fā)生錯誤信號時(shí)，在不影響工作的前提下，及時(shí)甄別錯誤，進(jìn)一步提高了PLC的工作效率和安全。
三、防雷措施
當輸電線(xiàn)附近發(fā)生雷擊或閃電時(shí)，會(huì )形成雷電沖擊波，進(jìn)入PLC控制系統，造成嚴重損害。因此做好防雷工作是提高PLC控制系統可靠性的重要保障。一般的配電系統的避雷裝置很難滿(mǎn)足PLC控制設備對電源的要求，因此宜采取多級保護措施。在選用避雷器件時(shí)，氧化物避雷器電容大對高頻損耗大，選用此類(lèi)避雷器時(shí)應以實(shí)際情況來(lái)確定。網(wǎng)絡(luò )通訊線(xiàn)路避雷的最好方法是采用光纖網(wǎng)絡(luò )。PLC控制系統的總控站對防雷的要求就更高一些�？刂普舅跇嬛锏慕拥仉娮桧毿∮�10歐姆，避雷針、帶、網(wǎng)的引下線(xiàn)應盡量多設幾條，室內計算機、PLC控制系統要盡量置于遠離避雷網(wǎng)導地金屬體。PLC控制系統包括系統工作地，直流工作地，安全保護地，在安裝時(shí)采用聯(lián)合接地較好，接地電阻至少小于2歐。地網(wǎng)分開(kāi)設置時(shí)，當地網(wǎng)之間的距離涉及自控系統接地時(shí)應大于10M，以避免地網(wǎng)之間的閃絡(luò )。
四、結語(yǔ)
綜上所述，隨著(zhù)工業(yè)化的發(fā)展，PLC控制系統的應用也越來(lái)越廣泛，與此同時(shí)PLC的可靠性問(wèn)題也逐步凸顯。因此采取綜合防護的措施，提高系統可靠性，對當今PLC控制系統的開(kāi)發(fā)將有非常重大的影響。上述提到的改進(jìn)方式都是經(jīng)過(guò)實(shí)踐得出的切實(shí)可行的手段，在對提高PLC系統的可靠性中起到了非常重要的作用。相信未來(lái)隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC控制系統將大有可為。
參考文獻：
[1]徐建飛.PLC自動(dòng)控制系統可靠性研究[J].城市建設理論研究電子版，2013，(2).
[2]歐陽(yáng)雄，寧振忠.PLC控制系統的可靠性設計研究[J].電子世界，2014，16期：92-92.
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