PLC控制系统可靠性的措施

PLC 控制系统可靠性的措施
摘要：本文主要通过对PLC控制系统可靠性影响因素进行分析，进一步提出了如何提升PLC控制系统的可靠性，分析研究了PLC系统控制设计的重点，从而阐述了如何降低PLC可靠性损坏的程度，以及提升PLC的抗干扰能力，希望能够对今后PLC系统可靠性运行提供帮助。

关键词：控制系统，可靠性，电磁兼容性，冗余
可编程控制器(PLC)是以微处理器为基础，专业为工业而设计的,操作方便的数字式电子装置。

PLC最初仅仅是为了替代继电器控制系统而存在，随着科学技
术的发展，它渐渐综合了计算机、自动控制、网络通信等技术，其功能远远超出了继电器系统的功能，在钢铁、化工、制造等领域得到了越来越广泛的应用，极大地促进了现代工业生产的自动化程度。

而PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,而系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行
的关键。

在现代工业控制系统中，虽然PLC在设计和制造过程时厂家已采取了多层次的抗干扰措施,具有一定的稳定性和可靠性,但由于PLC的应用范围越来越广,应用区域越来越复杂,所以受到的干扰也就越来越多。

过于恶劣的环境或安装使
用不当的情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱，甚至造成内部元件的损坏。

因此,研究PLC控制系统干扰的来源问题、以及如何确保其可
靠性等问题尤其具有现实意义。

一、影响PLC可靠性的主要因素
目前，PLC在国内外已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械
制造、汽车、轻纺、交通运输等各个行业。

PLC的可靠性会直接影响到系统能否
长期稳定运行，因此加强PLC系统的可靠性是必要的。

影响PLC可靠性的因素有很多，如各种干扰，接地系统以及布线的不合理等。

下面列出几项影响PLC系统可靠性的主要因素。

(1)来自空间的辐射干扰:主要由电力网络、电气设备的暂态过程、电视、雷达及高频感应加热设备等产生，其分布极为复杂。

这种干扰影响
主要来自两条路径，一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰;二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。

辐射干扰与现场设备布置及
设备所产生的电磁场大小，特别是频率等因素有关。

(2)来自电源的干扰:按其产
生的方式不同可分为内部干扰源和外部干扰源。

内部干扰源是指供电电网内部的
变化引发引入的干扰，主要有刀开关操作浪涌、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。

外部干扰源主要是供电电网受到来自周
围空间的电磁干扰。

由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电、雷达等
产生的空间辐射电磁场会对PLC系统形成辐射干扰。

对于电源引入的干扰，PLC
本身具有一定的抵制能力，但若干扰过强则可能引起程序或运算错误，影响PLC
的正常运行。

(3)信号线引入的干扰:与PLC控制系统连接的各类信号传输线除了
传输有效的各类信息外，总会有外部干扰信号侵入。

此干扰主要由两种途径:一
是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源输入的电网干扰;二是信号线
受空间电磁辐射感应的干扰。

由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常，大大降
低测量精度及输入信号准确性，严重时将引起元器件损伤，甚至重大事故。

另外，机械拉扯，线路自身老化，触电接触不良等原因也会造成信号不能正确输入或输出。

(4)来自接地系统混乱的干扰:PLC系统正确接地是为了抑制电磁干扰的影响，但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使其无法正常工作。

PLC控制系统
的地线包括系统地、屏蔽地、交流地、和保护地等，如错误接地会引起各个接地
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。

1.
PLC控制系统可靠性的提升
2.1PLC控制系统的可靠性设计
对于一个PLC控制系统而言，它的可靠性设计的关键在于能够对即将发生的
故障进行检测，能够提升系统的预防能力。

对故障系统进行预测，确定系统内部
可能发生隐患的因素以及薄弱环境，根据这一方向对系统进行设计和改进，有效
地消除隐患并对薄弱环节进行改进，使得系统能够良好地体现出可靠性的要求。

2.2输入、输出端子的保护
在直流电路中，输入和输出端子接入感性元件的情况，应该在输入和输出两端并联上续流二极管。

在交流电路中，需要并联在两端阻容吸收电路。

采取以上两种方式，能够有效的使感性输出电路和输入电路在感应电势电流上断开，避免PLC的输入和输出端点对电源的内部造成严重的冲击。

2.3故障警报系统的完善
PLC系统的可靠性要想得到有效地提高，需要在设计的过程中，不断丰富多级警报系统，并完善构造。

在控制现场对各个控制版面上设计一级控制警报，通过指示灯来对设备的运行情况进行反映，如果设备是正常运行的情况，相应的指示灯就会变亮，如果在运行的过程中出现故障，那么相应的指示灯就会切换为闪烁的状态。

在中心控制室监视器上应设计上二级的控制报警装置。

设备如果出现了故障，就会出现相应的文字来提示故障的类型，在工艺的流程图上所对应设备的故障也会呈现闪烁状态，故障记录表会将故障及时地记录下来。

中心控制室信号箱内应放入三级故障显示报警。

设备在运行过程中出现了故障，信号箱能够在第一时间通过报警来向工作人员进行反映，将集合声音、光线等各种方式来对故障进行划分，能够及时地对故障进行处理。

2.4合理安装布线
2.4.1电源的安装
PLC系统可靠性收到干扰的主要因素之一一就是电源。

PLC系统的电源主要有内部和外部两种。

在对PLC可靠性要求较高的时候，需要带上屏蔽层对变压器实行隔离装置，在PLC的内部系统进行供电。

2.4.2合理布线
数字的调节系统中比较难以解决的问题就是传输线之间的干扰，这些干扰主要来自于电磁互震和传输线之间的电容分布。

因此对PLC系统进行布线的过程中要注意动力线、I／0线以及其他的控制线需要分开走线，尽量避免在同一个线槽内进行布线。

直流线、交流线、输入线和输出线最好分开走线，在开关量和模拟量的nO也尽量避免在同一个线槽内进行布线，分开走线。

1.
结语
PLC控制系统已经广泛应用于石油、化工、电力、机械制造、汽车、交通运
输等各个行业。

PLC的可靠性会直接影响到系统能否长期稳定运行，因此应采取
措施提高其系统的可靠性。

本文从硬件－电源系统、输入/输出系统、接地系统、合理布线及安全保护措施;软件－安装环境和加强管理等方面介绍了加强PLC控
制系统可靠性的措施。

参考文献
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