提高PLC控制系统可靠性的措施

夏刚

摘要：在现代电气自动控制设备中，高可靠性是其重要的关键性能，而这些自动化设备中，由PLC（可编程控制器）直接控制或参与控制的设备则占了大量的市场份额。因此提高PLC控制系统的可靠性对于设备的正常、稳定工作乃至该设备以后的功能增加改进来讲是非常有必要的。本文主要分析探讨了提高PLC控制系统可靠性的措施，以供参阅。

关键词：PLC控制系统；可靠性；措施

PLC也就是指可编程逻辑控制器，主要应用于工业领域，其基本的硬件结构与计算机类似，分为电源、中央处理单元、储存器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等几个部分。在工业领域中应用的控制系统对其应用可靠性有着较高要求，PLC控制系统从功能和结构上来说，能够充分满足工业控制的需求，并且可靠性较高，这也是PLC控制系统能够得到广泛应用的一个重要因素。

1影响PLC控制系统可靠性的因素

PLC控制系统的内部构造极其繁琐，其可靠性研究也涉及到很多方面，因此无论是系统的设计、最终的运行，还是针对其开展的测试和检验，均需要进行可靠性研究，否则很可能导致系统运行过程中发生故障。虽然PLC具有一定的抗干扰能力，并且可靠性也相对较高，但仍然会受到外界因素的影响，如在系统运行过程中受到极强的电磁场影响，或周围温度的骤然升高或降低，都很容易影响PLC控制系统的可靠性，另外若电源、布线等方面，或程序设定方面出现纰漏，都会造成PLC系统的损害，同样会影响PLC控制系统的可靠性。

2提高PLC控制系统可靠性的措施

2.1 PLC本身设计的抗干扰性

PLC采用现代的大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造。与传统继电器接触器控制电路相比，内部处理不依靠接点，元件寿命十分长。作为工业控制计算机，在设计和制造的过程中采取了多层抗干扰措施。在输入/输出通道采用光电隔离，有效抑制外部干扰源对PLC的影响；在设计中采用滤波器等电路增强PLC对电噪声、电源波动、振动、电磁波等的干扰，确保PLC在高温、高湿以及空气中存在各种强腐蚀物质粒子的恶劣工业环境下工作；对中央处理器等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少电磁干扰。

2.2电源与接地

干扰进入PLC的主要途径是电源。在干扰较强或可靠性要求很高的场合，可以加接屏蔽层的隔离变压器，还可以串接PLC滤波电路。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PLC工作的影响。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件，为了抑制附加在电源及输入线、输出线上的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其他设备分开。

2.3软件措施

（1）输入可靠性程序设计：输入出错常与输入元器件、接线及信号干扰有关，如开关或继电器的机械触点接不良或抖动；变送器不能正常工作或偏差大；传输信号线短路，现场信号无法传送给PLC；现场干扰严重，信号失真等。防止输入出错有很多处理方法，如防抖动，防输入脉冲丢失、数字滤波、防止非法输入、输入冗余出错检测等。（2）输出可靠性程序设计：虽然PLC输入信号没有错，模拟量输入偏差也不大，PLC处理后得出控制输出也正确，但如果PLC输出控制的执行机构没有按要求动作，这些也会使系统出现错误。处理输出执行错误软件的方法有输出监控和避免错误输出等。（3）PLC通信可靠性程序设计：可用数据校验或重复通信的方法来增强通信的可靠性。（4）异常处理程序：PLC可采用异常处理程序用以应对PLC的各种异常情况及出错处理，如掉电保护、标志位的使用、错误报警、错误控制、状态记录、故障预测与预防、故障或错误诊断以及冗余配置等。

2.4合理配线

（1）PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反，大小相等，可将感应电流引起的噪声互相抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽线。屏蔽线尽可能远离大功率电器，尽量避开动力线路单独敷设，若与动力线路不能分开布设时，可使用镀锌管敷设，既可防止干扰，又可保护线路。（2）输入、输出信号当输入信号源为晶体管，或是光电开关输出类型时，在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高，如漏电流干扰超过一定值，就形成了误信号。同样，当输出元件为VTH（双向晶闸管）或是晶体管输出，而外部負载又很小时，会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流，导致输入与输出信号的错误，给设备和人身造成不良后果。解决办法是在这类输入、输出端并联旁路电阻，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流，还有一种方法是在PLC输入端加RC滤波环节，利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器，减小漏电流的干扰。

2.5适合的工作环境

各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的工作环境温度约在0～55°C。因此，安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足够的通风散热空间；不要把PLC安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大功率电源等发热器件很近的场所；安装PLC的控制柜要有通风的百叶窗，还应该在柜内安装风扇强迫通风。PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%，以保证PLC的绝缘性能；湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此，不能将PLC安装在结露、雨淋的场所、安装PLC的控制柜要有防雨措施。在必要的情况下，可以安装空调。不宜把PLC安装在能直接接触到大量污染物（如灰尘、油烟、铁粉等）、腐烛性气体和可燃性气体的场所，尤其是有腐蚀性气体的场所，一旦受到气体的侵蚀，很容易造成元件及印制线路板的腐蚀。PLC安装在这种场所，在温度条件允许的情况下，可以将PLC封闭；或将PLC安装在密闭性较高的控制室内，并安装空气净化装置。

3结束语

综上所述，提高PLC控制系统的可靠性首先需要对影响PLC可靠性的因素进行分析与总结，并从软件与硬件两个方面进行探究，可见提高PLC控制系统可靠性的措施是多种多样的，在运用这些方法的时候首先需要结合PLC的自身特征，从而制定出更加适用于自身的提高PLC控制系统可靠性的措施。

参考文献：

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[2]林勇胜.增强PLC控制系统可靠性的措施[J].现代工业经济和信息化.2017（09）.

[3]邢高锋，孙丽.PLC控制系统可靠性研究[J].科技展望.2016（27）.

（作者单位：上海一诺自动化工程有限公司）