羅冉杰

（太鋼集團(tuán)公司，山西 太原 030024）

可編程控制器（PLC）是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器。因其具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、編程簡單、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用。

連續(xù)退火機(jī)組是指鋼帶在不間斷的情況下連續(xù)通過加熱爐體進(jìn)行工藝結(jié)晶。一旦出現(xiàn)故障機(jī)組停止運(yùn)行，無論是1 s，還是1 min，還是1 h，爐內(nèi)的鋼帶都將全部報(bào)廢，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以，PLC控制系統(tǒng)在連續(xù)退火機(jī)組的生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性就顯得尤為重要。

1 PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性降低的主要原因

雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但是影響其整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性的原因仍然有很多。

1.1 施工建設(shè)與安裝環(huán)境的原因

（1）接地系統(tǒng)混淆，造成PLC控制系統(tǒng)出錯(cuò)導(dǎo)致莫名死機(jī)。主要是因?yàn)闆]有將PLC控制的接地系統(tǒng)與動力電網(wǎng)的接地系統(tǒng)進(jìn)行分離。在連續(xù)退火機(jī)組運(yùn)行初期，PLC控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)莫名其妙的死機(jī)，后經(jīng)過仔細(xì)檢查才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)將PLC控制系統(tǒng)的接地接在了動力電網(wǎng)的接地系統(tǒng)上，造成了故障的發(fā)生。

（2）PLC的安裝環(huán)境對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性也很關(guān)鍵。溫度要求在0～55℃，空氣相對濕度在5%～85%，避免有較濃的粉塵和腐蝕性氣體及煙霧，以免造成電源和模板損壞。

（3）通訊與控制電纜的敷設(shè)擺放必須與動力電纜分離，最好有單獨(dú)的橋架或者穿鍍鋅管，防止電磁及輻射干擾。

1.2 輸入采樣與輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原因

（1）造成傳輸信號線短路或斷路，當(dāng)傳輸信號線出故障時(shí)，現(xiàn)場信號無法傳送給PLC，造成控制出錯(cuò)。

（2）點(diǎn)抖動，現(xiàn)場觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次。雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果。

（3）現(xiàn)場變送器，機(jī)械開關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良。變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會使控制系統(tǒng)不能正常工作。

（4）控制負(fù)載的接觸不能可靠動作，雖然PLC發(fā)出了動作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動作。

（5）控制變頻器起動，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒按要求工作。

（6）各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按PLC的控制要求動作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。

1.3 控制程序編寫不嚴(yán)謹(jǐn)

（1）未對組織塊進(jìn)行編程或者編程錯(cuò)誤，造成PLC自身錯(cuò)誤檢測和處理能力下降，導(dǎo)致死機(jī)。

（2）邏輯程序編寫不嚴(yán)謹(jǐn)，造成程序死循環(huán)的出現(xiàn)，導(dǎo)致死機(jī)。

（3）故障報(bào)警系統(tǒng)制作不完善、分類不清、層次不明、主次不分等。

2 PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的解決方案

連續(xù)退火機(jī)組在初期運(yùn)行時(shí)，每年因PLC系統(tǒng)故障造成的故障時(shí)間占總故障時(shí)間的48%。經(jīng)過幾年來的不斷摸索與改進(jìn)，現(xiàn)階段因PLC系統(tǒng)故障造成的故障時(shí)間占總故障時(shí)間的5%?，F(xiàn)將一些改進(jìn)的措施與方法與大家共同探討。

（1）將PLC控制系統(tǒng)的接地與動力電網(wǎng)的接地徹底分離，并嚴(yán)格檢查公共點(diǎn)和接地點(diǎn)。PLC系統(tǒng)接地的基本原則是單點(diǎn)接地，與其他設(shè)備分離，并應(yīng)使用專用的PLC接地線。PLC接地系統(tǒng)的完善可避免許多不明原因的故障發(fā)生。

（2）將PLC系統(tǒng)控制柜放置在寬敞、通氣性好、無腐蝕性氣體和霧氣的地方，最好配置空調(diào)，提供一個(gè)恒定的環(huán)境。

（3）所有的通訊電纜和控制電纜都使用單獨(dú)的橋架，并且保證與動力電纜的橋架距離要大于0.3 m，以避免發(fā)生電磁和輻射干擾。在具有大功率電機(jī)和電加熱控制器的地方，最好穿鍍鋅管。

（4）輸入、輸出電路的保護(hù)。一方面要保證按鈕、開關(guān)、行程開關(guān)的質(zhì)量；另一方面，應(yīng)在直流感性元件兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，對交流感性元件兩端應(yīng)并聯(lián)阻容吸收電路。這樣做是為了防止在電感性輸入或輸出電路斷開時(shí)，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢或者浪涌電流對PLC輸入、輸出端點(diǎn)及內(nèi)部電源形成沖擊。

（5）對于重要的輸入、輸出點(diǎn)采用雙點(diǎn)雙出的方法，以保證其穩(wěn)定可靠，即兩個(gè)輸入點(diǎn)在外部并聯(lián)輸入，或兩個(gè)輸出點(diǎn)在外部并聯(lián)輸出。

（6）在程序調(diào)試時(shí)，模擬實(shí)驗(yàn)各種組織塊的功能，并加以完善（OB82、OB83、OB85、OB86 等）。

（7）在用戶程序編輯和調(diào)試時(shí)，要利用計(jì)時(shí)器過濾為輸入信號，要增加鎖定邏輯提高系統(tǒng)對設(shè)備故障的判斷能力，要增加互鎖邏輯防止誤操作發(fā)生。

（8）設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警功能。故障報(bào)警功能要做到主次清晰、分類明確、層次合理。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對應(yīng)設(shè)備要閃爍，歷史事件表要記錄清晰。對于故障要區(qū)分等級，對應(yīng)的采取聲光、光電、警報(bào)等類型以達(dá)到提示的作用。

3 結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性不單單只取決于其本身可靠性，與其周邊設(shè)備的質(zhì)量，硬件的安裝，軟件的設(shè)計(jì)有著很大的關(guān)系，所以一個(gè)大型控制系統(tǒng)要保證其穩(wěn)定性，要綜合各方面因素去考慮。

上述各種改進(jìn)方式，有些是在系統(tǒng)的安裝調(diào)試時(shí)采用的，有些是在以后的使用過程中根據(jù)機(jī)組的實(shí)際生產(chǎn)情況作出的改進(jìn)。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，證明這些方法的采用對保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性是行之有效的。