影响PLC控制系统可靠性的因素及改进措施
提高PLC控制系统 可靠性的几项措施
关键词 ：Ｌ 控制 系统 ＰＣ
硬件
软件
可靠性
随着工业设备 自 动化控 制技术 的发展 ， 可编程控制器 （ Ｃ Ｐ ） Ｌ 在工 业设备控制 中的应用越来 越广泛。Ｐ Ｃ Ｌ 控制 系统 的可靠性 直接影响到企业的安全生产 和经济运 行 ， 高 Ｐ Ｃ 提 Ｌ 控制系统 的 抗干扰能力是关 系到整个 系统可靠运行的关键 。自动化系统所
维普资讯
吸引人的眼球， 出好 的作 品。 设计
三、 绘制完整草图
草图的绘制一般采用右ｆ－ 度角度来画。这样的草图立体 顷５ ４ 感强。 正面侧面都可以表现 ， 便于观察与修改。这个阶段必须基
本功扎实 ， 要有素描的基础。
提高Ｐ Ｃ Ｌ 控制系统
厂家提高设备 的抗干扰 能力 ， 另一方面要求应用部 门在工程设 计、 安装施工 和使用维 护中多方配 合解决 问题 ， 有效地增 强系 统的抗 干扰性能 。
一
这个 阶段非常重要 ， 品是否美 观就在 于此 ， 的表现会 作 好 直接影 响产 品设计 的效果 ，通 常根据手 表款式 风格不 同来处
（ 者单位 ： 作 安徽工业经济职业技 术学院 ） 任编辑 ： 陈泰
５ ２ｏ 年 第 １期 ０ ｏ７
维普资讯
用不 当时， 可靠性会降低 。Ｐ Ｃ Ｌ 使用环境温度通常 在０—５ 范 ５ 围， 应避免 阳光 直射 ， 安装位置应 远离发热量 大的器件 ， 保证足 够大的散热空间和通风条件 。环 境湿度一般应小 于８ ％， ５ 以保 证Ｐ Ｃ 良好 的绝缘 。在含有腐蚀性气体 、 Ｌ有 浓雾或粉尘 的场 合 ， 需将 Ｐ Ｃ Ｌ 封闭安装。 如果 Ｐ Ｃ Ｌ 安装位置有强烈的震 动源 ， 应采取 相应的减振措施 ， 避免 有过度的振 动和冲击。
PLC电气系统中的故障原因与维护处理措施
PLC电气系统中的故障原因与维护处理措施PLC（Programmable Logic Controller）电气系统是现代工业控制系统中常用的一种控制设备。
它具有自动化程度高、可靠性强、操作灵活等特点。
在长期运行过程中，PLC电气系统可能会出现各种故障，严重影响工业生产的正常进行。
对PLC电气系统的故障原因和维护处理措施进行详细的了解和掌握，对确保生产线的稳定运行具有重要意义。
PLC电气系统的故障原因主要包括以下几个方面：1. 电源故障：PLC电气系统的稳定运行离不开可靠的电源供应。
电源供应不稳定或者电源线路短路、断路等问题都可能导致PLC电气系统的故障。
2. 接线故障：PLC电气系统中存在大量的电气信号和电源线路的连接，如果接线不牢固、接触不良或者接线错误，都会导致PLC电气系统的故障。
3. 传感器故障：PLC电气系统通常需要接入各种传感器来感知周围环境的变化。
如果传感器损坏或者误差过大，都会导致PLC电气系统的故障。
4. 逻辑错误：PLC电气系统的控制程序是由逻辑电路组成的，如果逻辑电路设计错误或者逻辑关系设置错误，都会导致PLC电气系统的故障。
针对以上故障原因，可以采取以下维护处理措施：1. 定期检查电源供应：定期检查PLC电气系统的电源供应情况，确保电压稳定、电源线路完好，并及时更换老化的电源设备。
2. 定期检查接线状态：定期检查PLC电气系统的接线状态，确保接线牢固、接触良好，并排除接线错误。
3. 定期维护传感器：定期维护PLC电气系统中的传感器，清洁传感器表面、检查传感器的敏感度和精确度，并及时修理或更换损坏的传感器。
4. 定期检查逻辑电路：定期检查PLC电气系统中的逻辑电路，对逻辑关系进行调整和优化，确保逻辑电路的正确性。
为了应对PLC电气系统故障的发生，还可以采取以下预防措施：1. 建立完善的备份系统：定期备份PLC电气系统的控制程序和数据，以防数据丢失或程序损坏。
2. 增加安全保护措施：在PLC电气系统中增加合适的安全保护装置，如断路器、熔断器等，以防止过电流和短路等安全问题。
网络PLC控制系统存在的问题及可靠性研究
因素
况，当设备正常运行时对应指示 灯亮 ，当该 设 在 实践中 ，我们发现影响控制 系统不稳 定 备运行有故障时指示灯 闪烁。 和控制状态不正确的主要 因素如下 （ 不包括 工 ２ 故障 显示报警 系统可设 置在主控制 室 级 内，当控 制系统出现故障时 ，信号箱 用声、光 １ 、控制现场传输给可编程序控制器的信号 报警方式提示工作人 员，及时处理故障 。 中央控 制单 元一 般采 用 工业计 算机 ，配 存在较大误差或不正确。 ３ 级故障显示报警系统可设置在中央控制室 有组态软件 ，选用大屏幕实时监视界面 ，实现 控制现场 传输给可 编程序控制器的信 号存 的主监 视器上 ，当控制 系统 出现 故障时 ， 文 有 各控 制点的动态显示 、工艺流程 图显示 、各装 在较 大误 差或不正确 ，是影响控制 系统不稳定 字显示 故障 类型 ，工艺流程 图上对应 的设备 闪 置结 构图显示、数据修改 、故障诊断 、 自动报 的 主要因素，而且这种影响对控制 系统的危害 烁 ，历史事件表中将记录该故障。 警 、历史事 件记 录 、系统 累计 运行 时 间统计 是直接的 、重大的。造成这种现象 的主要原因 ２ 、提高控制系统输入信号的可靠性 等。 有： 要提高控制现场输入给可编程序控制器的 可编程序控制器对现场进行实时监控具有 ①从传感器至可编程序控制 器输 入模块 的 信号的 可靠性 ，首先要选择适合被控对象的 、 很高的可靠性 ， 编程简单 、灵活 ，因此下位 且 信号线短路 、断路或接地 ，造成现场 信号无法 可靠性较高 的变送 器和各种开关 ，防止 各种原 机一般采用 可编程 序控制器。根据控制对象的 传送给Ｐ Ｃ Ｌ 或者传输 了 错误的信号 ； 因引起传送信号线短路 、 断路或接触不 良。 多少 、控制对象的范围，对网络结 构的Ｐ 控 ＬＣ ②现场传感 器和变送 器使用不正确 ，在有 其次，在设计和安装传感器、变送器 、各 制系统一般可选用多台Ｐ Ｃ Ｌ 进行控制。 较大噪声干扰 的场 合使用低抗干扰 的传感器和 工业计算机和可编程序控制器之间采用 串 下接Ｐ ２ ２ 变送器 ，导致变送 器反映现场非 电量偏差较 大 行通信方式进行数据 交换 。可编 程序控制器之
常见的plc控制系统抗干扰措施
常见的PLC控制系统抗干扰措施1. 引言PLC（Programmable Logic Controller）是一种常用于工业控制系统中的计算机控制设备。
在实际工业环境中，PLC控制系统常常面临各种干扰源的干扰，这些干扰可能导致系统稳定性下降、数据误差增加甚至系统故障。
因此，在设计和应用PLC控制系统时，需要采取一系列抗干扰措施来降低干扰的影响。
本文将介绍常见的PLC控制系统抗干扰措施，包括电磁干扰、地线干扰、高温环境干扰以及其他常见干扰的应对措施。
2. 电磁干扰的抗干扰措施电磁干扰是PLC控制系统中常见的干扰源之一，它可以导致数据误差、通信故障等问题。
以下是抗电磁干扰的措施：•屏蔽设计：在PLC设备和信号线上添加屏蔽层，以阻隔外部电磁干扰的入侵。
屏蔽层可以采用金属箔、金属编织层等材料。
•磁屏蔽：在PLC设备附近放置磁场屏蔽装置，以减弱外部磁场对设备的影响。
磁屏蔽装置可以采用铁氧体材料制成。
•地线隔离：将PLC设备的地线和电源系统的地线隔离开，防止电磁干扰通过地线传输到PLC设备中。
3. 地线干扰的抗干扰措施地线干扰是指由地线电流引起的干扰，它会导致系统电势差增大、信号失真等问题。
以下是抗地线干扰的措施：•地线去耦：在PLC设备的电源输入端和地线之间添加去耦电容，并将其接地。
去耦电容可以起到隔离地线干扰的作用。
•地线分离：将PLC设备的地线和其他设备的地线分离开，避免地线干扰的相互影响。
•良好接地：确保PLC设备的良好接地，减少地线干扰的发生。
4. 高温环境干扰的抗干扰措施高温环境对PLC控制系统的影响主要体现在PLC设备的散热和温度抗性方面。
以下是抗高温环境干扰的措施：•散热设计：合理设计PLC设备的散热结构，增加散热面积和散热风扇等设备，保证设备在高温环境下正常工作。
•温度抗性选择：选择具有良好温度抗性的元件和材料，确保PLC设备在高温环境下的可靠性。
•温度检测：安装温度传感器，实时监测PLC设备的温度，及时采取散热措施以防止设备过热。
PLC控制系统的可靠性措施
浅谈PLC控制系统的可靠性措施摘要：本文对plc控制系统的主要干扰源进行了分析，介绍了可供选用的抗干扰措施，在实际应用中，应根据系统的具体情况，有针对性地采用其中的某些抗干扰措施。
关键词：plc控制系统；可靠性；抗干扰措施中图分类号：tp273.5 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0066-01plc是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。
但是如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或者安装使用不当，都不能保证系统的安全正常运行。
干扰可能使plc接收到错误的信号，造成误动作，或者使plc内部数据丢失，严重时甚至会使系统失控。
在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以消除或减少干扰的影响，保证系统的正常运行。
一、电源的抗干扰措施电源是干扰进入plc的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。
在干扰较强或者对可靠性要求很高的场合，可以在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。
可以在互联网上搜索和选用电源滤波器或净化电源产品。
隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力。
高频干扰信号不是通过变压器绕组的耦合，而是通过一次，二次级绕组之间的分布电容传递的。
在一次、二次绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁心一起接地，可以减少绕组间的分布电容，提高抗高频干扰的能力。
动力部分、控制部分、plc、i/o电源应分别配线，系统的动力线应足够粗，以降低大容量异步电动机起动时的线路压降。
二、输入/输出的抗干扰措施（一）布线的抗干扰措施。
数字量信号传输距离较远时，可以选用屏蔽电缆。
模拟信号和高速信号（例如旋转编码器的输出信号）应选择屏蔽电缆，通信电缆应按规定选取。
plc应远离强干扰源，例如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。
plc不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内plc应远离动力线（两者之间的距离应大于200mm）。
提高PLC控制系统的可靠性
（ ｕ ｎ ｘ Ｚ ｏ ｇＴ ｂ ｃｏ Ｉｄ ｓ ｙＣ ｍｐ ｎ ， ａ ｎ ｎ ， ｕ ｎ ｘ ５ ０ ２ ） Ｇ ａ 【 ｉ ｈ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔ ｏ ａ ｙ Ｎ ｉｇ Ｇ ａ ｇｉ ３ ０ ２ ｇ ｎ ｒ ｎ
【 ｓ ａｔ Ｔ ｅａｉｌ ｍａ ｌ ｄｓｕｓｓｔ ｔｋ ｏ ｅｍｅｓｒ Ｌ ｏｔ ｌ ｙｔ Ｓ ｏ ｅ ｓｐ ｌ，ｎｔ ｌｉｎａ ｄｏ ｔ Ａｂｔ ｃ 】 ｈ ｒｃ ｉ ｙ ｉ ｓ ｅｓｍ ａｕｅ ｔ Ｐ Ｃ ｃｎｒ ｓ ｍ’ｐｗ ｌ ｕ ｐｙ ｉｓ ｌ ｔ ｎ ｕ— ｒ ｔ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏａ ｓｏ ｏｓ ｅ ： ａａ ｏ
级 、次 级 绕 组 间 的 分 布 电 容 传 递 的 。在 初 级 、次 级 绕 组 之 间 加
、
电源 的抗 干扰措施
电 源 是 干 扰 进 入 Ｐ Ｃ的 主要 途 径 之 一 ， 电 源 干 扰 主大功率用 电设备是主要
的干 扰 源 。
低通 滤波器可 以吸收掉电源 中的大部分 “ 刺” 毛 ，阁 ｌ中
的 Ｌ和 ｌ ＿ 用来抑制高频差模 电压 ，Ｉ Ｌ 是用 等 长的导线反 和 ４
向 绕 在 同一 磁 环 ｝ ，５ Ｈｚ 【 电 流 在 磁 环 中 产 生 的 磁 通 的 ０ 的 ： 频
动力线 应足够 粗 ，以降低 ： 赶容量 异步 电动机 启动 时 的线 路压 降 。如果有 条件 ，可 以对 Ｐ 用单独 的供 电回路 ，以避免 Ｉ Ｃ采
干扰 能力和 系统 的可靠性 。 【 关键词 ］Ｌ ｅ Ｃ控 制 ；干扰 ；可靠性 ； 施 措 【 中图分类号 】Ｐ７ 【 Ｔ ２３ 文献标识码 】 【 Ａ 文章编号 ］６４ ０８（０８０ － ０７－ １７－ ６８２０ ）６ ０７－ ２ ０
PLC控制系统可靠性措施分析
１ １ 现 场环 境 因素 影 响及 处 理 措施 ．
（） ２ 减小半导体散粒噪声 ， 在不减小放大倍数的前
提 下 ， 小 它 的工 作 电流 ； 减
交 漳
屏蔽外层 直蠢 电潭地
电磁屏蔽；２ 对 Ｐ Ｃ通信 内网络的辐射 ， （） Ｌ 由通信线路的
图 １ 电源 滤 波
图 ２ 变 压器 屏 蔽
感 应 引入干 扰 ， 射干 扰 与现 场 设 备布 置 及 设 备 所 产 生 电源或共用信号仪表 的供 电电源 串入的 电网干扰 ；２ 辐 （） 的 电磁 场 大 小和 频 率有 关 。
电磁干 扰 来 源 有 来 自空 间 的辐 射 电磁场 ， 主 要 是 其
２ 中国制药装备 ２ｏ ４ Ｏ ７第 ２ 辑
维普资讯
项 目改 造 与 系 统 设 计
由 电力 网络 、 电气 设 备 的暂 态 过 程 、 电 、 线 电广 播 、 雷 无 电视 、 达 、 雷 高频感 应 加 热 设 备等 产 生 的 ， 常称 为辐 射 通 干扰 ， 分布 极 为 复杂 。 Ｐ Ｃ系 统置 于 所射 频 场 内 ， 其 当 Ｌ 就 会受 到辐 射 干 扰 。 影响 主要 通 路 径 ： １直 接对 Ｐ Ｃ 内 其 （） Ｌ 部 的辐 射 ， 电路 感 应 产 生 干扰 ， 采 取 对 Ｐ Ｃ控 制 柜 由 常 Ｌ
信号线受空间电磁辐射感应的干扰 ， 即信号线上 的外部
这比较严重的。由信号线引入 的干扰会引起 抗 干 扰措 施 常 采 用 铜 带嵌 装 屏 蔽 电力 电 缆 ， 降低 电 感应干扰，
PLC控制系统可靠性措施探讨
◇ 高教论述◇
科技 圈向导
２１ 年第２ 期 ０２ ６
Ｐ Ｃ控制 系统可靠性措施探讨 Ｌ
（ 华大学 北
【 摘 马宇 姝 吉林 吉林
１ ２２ ） ３ ０ １
要】 多年来 ， 可变控制器（ 以下简称 Ｐ ｃ是基 于微 处理器的通用工业控制装置 ， Ｌ） 能执行各种形式和各种级别 的复杂控 制任务 ， 它的应
【 关键 词】ｌ； ｐ 工业控制 系统 ； ｃ 可靠性
高达数十千赫兹 变频器 的输入 电流为含有丰富 的谐波 的脉 冲波 ． 将 通过 电力线干扰其他设备 。 变频器的输出主 电路 中也有丰富的谐波电 流， 所以变频器主电路是辐射源 ． 谐波电流通过 电缆 向空 间辐射 ． 干扰 附近的电气设备 可以在变频器输入侧 与输出侧 串联 电抗器 ， 安装 或 谐波滤波器 ． 以吸收谐波抑制高频谐波电流 （） ２将变频器放在控制柜里 ， 并将其金属外壳接地 ． 对高频谐 波有 屏蔽作用。Ｐｃ ｌ 的信号线 和变 频器 的输 出线分别穿管敷设 ． 变频器 的 输出线一定要使用 屏蔽电缆或穿钢 管敷设 ． 以避免辐射干扰 和感应 干 扰。 ２抗 干 扰 的 措 施 ． （） ３变频器启动及运行过程 中产生的谐波对 电网产生传导干扰 ， 引 ２１电源 的抗干扰措施 ． 影响电网 的供 电质量 。变频器的输出会 产生较 强的 （） 干扰较强或者对可靠性 很高的场合 ， １ 在 可以在交流电源输入端 起电网电压 畸变 ． 加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器 ． 开关稳压电源系统 隔离变 电磁 干扰。影 响周边设备 的正常工作 。 ３故 障 检 测 与 诊 断 ． 压器可以抑制从电源线窜人的外来干扰 ． 提高抗高频共模干扰能力 （）Ｌ ２ Ｐ Ｃ的控 制器与 Ｉ ） ／ 系统分 别 由各 自的隔离 变压 器供 电 ． （ 并 大量的工程实践证明 ．ｋ外部 的输入 元件与输出元件 ． ｐ 例如 限位 电磁 阀、 接触 器等故障率远远高 于 ｐ 本身 的故 障率 ， １ ｃ 而这些 元 与 主电源分开 ． 这样 当输入输 出供 电断电时 ． 不会影 响到控 制器 的供 开关 、 电 分 离 供 电 系 统 件出现故 障时 ，ｌ 一般不会觉 察 出来 ， ｐ ｃ 不会 自动停机 ， 可能会使故 障 直至强电保护装置动作后停机 ， 时会造成设备 和人身事故 停 有 （） ３ 动力部 分 、 控制 部分 、 Ｌ Ｉ Ｐ Ｃ、 Ｏ电源 应分别 配线 ， ／ 系统 的动力 扩大 ， 机后 ， 查找故障也要花费很多时间。 为了及时发现故障 ． 在没有酿成 事 线应足够粗 ， 以降低 大容量异步 电动机启 动时 的线路压 降。 ２２布线 的抗干扰措施 － 故之前 自动停机和报警 ， 也为了方便查 找故 障 ． 提高维修效率 ． 以用 可 诊 处理 ，例如 自动停机或用指示灯 ． （） １数字量信 号传输 距离较远时 ， 以选用屏蔽 电缆。模拟信号 梯形 图程序 实现故 障的 自 断和 自 可 和高速信号 （ 例如旋转编码器 的输 出信号 ）应选择屏蔽 电缆 。通信 电 人机 界面显示报警信 息等 。 ， ３１ 计完善 的故 障报警 系统 ．设 缆应按规定选取 （） ２ 应远离 电焊机 、 大功率硅整流装置和大型动力设备 。 Ｌ Ｐ Ｃ不能 在 自动控制系统 的设计 中应设 计 ３ 级故障显示报警 系统 ． 级设 １ 与高压 电器安装在 同一开关柜 内。在柜内 Ｐ Ｃ应远离动力线 （ Ｌ 两者之 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 间的距离应大于 ２ ０ ０ ＭＭ１ （） ３ 信号线与功率线应分开走线 ． 电力 电缆应单 独走 线 ， 同类型 以 １ ｚ 不 Ｈ 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 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 的线应分别用继 电器来隔离输入输 出线上 的干扰 Ｉ ／ ０线与电源线应 况． 分开走线 ， 且保持一定的距离 。 如果不得 已要在 同一线槽 中布线 ． 应使 钮 ３ ． 有指示灯应全部点亮 ． ｓ所 如果这时有指示 等不亮说 明该 指示灯 用屏蔽 电缆 。 交流线与直流线应分别使用不 同的 电缆 ， 数字量 、 模拟量 已坏 ． 立即更换 ． 应 改按钮复位后 指示灯仍按原 工作状态显示设 备工 Ｉ ／ Ｏ线应分开敷设 ． 后者应采用屏蔽线 作状态 。 ２３ｐｅ ． ｉ接地 的干扰措施 ３２ －逻辑错误检测 （ ）ｌ最 好与强电设备分别使 用不同的接地装置 ， 线应避开 １ｐ ｃ 接地 在 系统正 常运行 时，ｌ 的输入 、 出信号 和内部 的信 号相互之间 ｐ ｃ 输 强电 回路 ， 若无法避开时 ， 应垂直相交 ， 缩短平行走线 的长度 。接地电 存在着确定 的关系 ， 如果 出现异常的逻辑信号 ， 则说明出现了故障。 因 阻应小于 ５欧姆 ， 接地线要粗 ， 接地线的截面积应大 于 ２平方 毫米 ． 接 此可 以编制一些常 见故障 的异常逻辑关系 ． 以用指示灯 或者人机界 可 地点与 ｐ 的距 离应小于 ５ ｍ 要靠近 ｐ 装置。给 ｐ 接已专用线可 面显示 出故 障信号 ． ｌ ｃ ０， ｌ ｃ ｌ ｃ 并通过用户程序对故障处理 抑制附加在电源及输入输出的干扰 ， 接地线与动力设备 的接 地点应分 ３３超 时 检 测 ＿ 开， 若达不到次要求 ， 则可与其他区设备公共接地 ， 严禁 与其他设备 串 机械设备在各工步 的动作所需 的时间一般是不变 的 ． 即使变化也 联接地。 不会 太大。在 ｐ 发出某个输 出信号 ， ｌ ｃ 相应 的外部 执行机构开 始动作 （） ２ 系统接地方式有 ： 浮地方式 、 直接接地方式 、 和电容接地方式 时， 启动一个定时器监视该步 的动作是否按时完成 定 时器的设定值 对 ｐ 控制系统而 言， ｌ ｃ 它属 于高速低 电平装置 ， 采用直接接地方 式。 应 比正常情况下该动作 的持续时间长一些 由于信号 电缆分布电容和输入装置滤波等的影响 ． 装置 之间的信号交 ４结束 语 ． 换频率一般都低 于 １ ． 以 ｐｃ系统接地采 用一点接地和 串联 一点 ＭＺ 所 ｌ 随着 ｐ 的应用 的逐渐 的扩 大 ， 之系统恶 劣的工作 环境 ， 所 ｋ 加 它 接地方式 。 接地最好埋在建筑物 １ — ５ ０ １Ｍ远处 ， 而且 ｐ 系统接地点必 ｌ ｃ 要克服 的干扰就会愈来愈多 的， 管 ｐ 本机 的可靠 度很高 但 是在 尽 ｌ ｃ 须与强电设备相距 １Ｍ 以上 ０
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
影响PLC控制系统可靠性的因素及改进措施
摘要分析影响PLC控制系统可靠性的主要因素,从硬件和软件编程方面提出提高PLC系统可靠性的有效措施。
关键词PLC;可靠性
随着工业的发展,可编程序控制器(PLC)已广泛地使用于工业控制领域,由于PLC控制系统常工作在恶劣环境中,如果在PLC控制系统的设计阶段能够进行可靠性设计,那么在工业现场的使用中可靠性会大大提高。
因此,有必要分析影响PLC控制系统可靠性的因素及改进措施。
抗干扰的原则是抑制干扰源、破坏干扰通道和提高受扰体的抗干扰能力。
硬件抗干扰技术是系统设计时的首选措施,它能有效抑制干扰源,阻断干扰传输通道。
软件抗干扰能够起到辅助作用。
1电源的干扰及改进措施
电源对PLC控制系统的干扰情况很多,主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的,其中大功率用电设备(特别是大功率变频器)是主要的干扰源,它的启动、运行都将产生空间电磁干扰,并在线路上产生感应电压和电路。
同时供电电网内部的变化,如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边,影响PLC系统、变送器供电电源和与PLC系统直接连接的电气仪表的供电电源等。
对于PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好的隔离变压器;对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大的配电器,以减少干扰。
在干扰较强或对可靠性要求很高的场合,可以在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。
2信号线的干扰及改进措施
PLC控制系统的各类信号传输线除了传输各种有效的信息外,还传输着外部的干扰信号。
主要是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,这是很严重的。
由信号引入干扰会引起I/O信号异常,大大降低测量精度,严重时将引起元器件损伤。
隔离性能差的系统,将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。
实际生产过程中,PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O点损坏的情况相当严重,由此引起系统故障。
输入通道中的检测信号一般较弱、传输距离较长,使现场干扰和电路结构模数混杂等因素很容易进入通道。
保护方法可在输入端外加一级光电耦合器,一旦有高压电压等侵入回路时,使其击穿保护级光耦,可保护回路。
同时为了提高输入信号可靠性,可采用软件编程的方法来解决,比如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,也会产生瞬间跳动,将会引起系统误动。
通过编程建立去抖梯型图,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。
在输出通道中,功率驱动部分和驱动对象也可能产生较严重的电气噪声,并通过输出通道耦合作用进入系统。
PLC的输出驱动负载有交流负载和直流负载两类,对交流负载的保护措施是并联阻容吸收电路,以防止浪涌电流对PLC输出电路的冲击:对直流负载是并联续流二极管,以防止关断时反电势电压对PLC输人电路的冲击。
但是,当控制系统的交流用电设备较多时,有时无法有效抑制干扰对PLC 及其输出电路的影响,严重时甚至会扰乱系统的正常工作程序。
为此,当PLC的驱动元件主要是电磁阀和交流接触器线圈时,为了提高系统的可靠性,常在PLC输出端与驱动元件之间增加过零型固态继电器AC-SSIR。
同时为了提高系统输出的可靠性,在硬件设计和编程中必须考虑互锁功能,并应互相配合。
因为单纯在PLC内部逻辑上的互锁,往往在外电路发生故障时失去了作用。
例如对电动机正、反转接触器互锁,仅在梯形图中用软件来实现是不够的。
因为大功率电动机有时会出现因接触器主触点“烧死”而在线圈断电后主电路仍不断开的故障。
这时,PLC输出继电器为断电状态,常闭触点闭合,如给出反转控制命令则反转接触器就会通电而造成三相电源短路事故。
解决这一问题的办法是将两个接触器的常闭辅助触点互相串接在对方的线圈控制回路中,这样就可起到较完善的保护作用。
3系统布线干扰及改进措施
PLC控制系统有几十乃至几百个输入、输出通道分布在其中,导线之间形成相互耦合,主要为电容性耦合、电感性耦合和电磁场辐射三种形式。
在PLC控制系统中,由前两种耦合造成的干扰时主要的,第三种是次要的。
它们对控制系统主要造成共模形式的干扰。
共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。
消除干扰的方法:1)布线时远离高压线,I/O线与控制线应分开走线,应使用屏蔽电缆。
2)交流线与直流线、输入线与输出线分开走线。
3)开关量、模拟量I/O 线最好也分开敷设。
传送模拟信号最好采用屏蔽线,且屏蔽线的屏蔽层应一端接地。
4)PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号电压低、频率高,很容易受干扰。
不能与其他线敷设在同一线槽内。
4接地混乱的干扰及改进措施
PLC控制系统正确接地能有效抑制电磁干扰的影响,并抑制设备向外发出干扰;而错误的接地反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等,由于各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在电位差而引起地环路电流,影响系统正常工作。
若系统地与其它接地处理混乱,所产生的环路电流就可能在地线上产生电位分布,影响逻
辑电路和模拟电路的正常工作,严重的造成系统瘫痪。
抑制噪声和防止干扰措施:1)地线系统合理布置,系统中的逻辑地线、模拟地线、噪声地线以及仪器机壳的屏蔽地线等,这些地线应该分开布置,并在一点上与电源地相连。
同时接地线尽量加粗,减小接地阻抗。
2)单点接地与多点接地合理选择,在低频电路中,信号频率低于1MHz时它的布线和元器件间的电感影响较小,而接地电路形成环流所产生的干扰影响较大,因而单元电路间宜采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,宜采用多点按地法。
在1-10MHz之间时,如果用一点接地,其地线长度不超过波长的1/20,否则宜采用多点接地法。
5总结
此外,环境因素也存在干扰问题,如工作环境的温度、湿度问题,防振问题,散热问题等。
同时抗干扰措施还有冗余设计、故障检测程序的设计和软件容错等。
可知PLC控制系统可靠性不仅取决于PLC硬件本身的质量好坏,而且与周边设备的质量、硬件的安装方式、软件的编制等有很大关系。
如何在硬件配置上提高系统对外界环境的抗干扰能力,以及提高软件对不同的工艺、设备情况做出准确、合理的判断能力,是提高系统可靠性的重要手段。
参考文献
[1]王兆义.小型可编程控制器实用技术[M].上海:机械工业出版社,2000.
[2]廖常初.PLC编程及应用[M].上海:机械工业出版社,2003.
[3]齐从谦.PLC技术及应用[M].上海:机械工业出版社,2002.。