和德明

摘 要：當(dāng)前，PLC在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與工業(yè)生產(chǎn)的效率、安全密切相關(guān)。研究影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，并提出相應(yīng)的解決措施，對提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；濾波裝置；模擬信號；非法輸入

中圖分類號：TP368.4 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.144

PLC，即可編程控制器，利用的是微處理器在運行方面的優(yōu)勢和計算機在解決相關(guān)問題上的優(yōu)勢，其特征為實用性強、硬件設(shè)施完善、編程方式簡單、修護方便等，在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)十分重要的地位。由于PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與工業(yè)生產(chǎn)的效率、安全密切相關(guān)，因此提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有十分重要的作用。

1 輸入可靠性程序設(shè)計

1.1 防止抖動

大部分PLC信號輸入系統(tǒng)都有濾波裝置。該裝置的安裝可避免觸點出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。為了保證濾波質(zhì)量，需將濾波時間設(shè)置為毫秒級別，只有當(dāng)信號輸入時間在8 ms內(nèi)且有作用效果時，才會出現(xiàn)輸入信號。一般來說，不同的系統(tǒng)有不同的信號輸入時間，應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境來進行實地測試。

1.2 確保輸入脈沖的穩(wěn)定性

在采集輸入脈沖時，為了避免出現(xiàn)丟失的情況，一般可以采用以下兩種手段：①借助高速計數(shù)功能采集脈沖，只要確保高速計數(shù)最高工作頻率高于脈沖頻率，就不會丟失脈沖；②利用定時中斷和脈沖采集子程序采集脈沖，只要確保采集時間間隔小于脈沖頻率的倒數(shù)，就不會丟失脈沖。

1.3 數(shù)字濾波

在采集模擬信號時，應(yīng)當(dāng)連續(xù)采集3次樣本，采樣的時間間隔可以根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換時間和信號的變化來確定。按照一定的順序，將3個數(shù)據(jù)保存在不同的數(shù)據(jù)保存器中，經(jīng)對比后，取這3個數(shù)據(jù)的中間值或平均值作為輸出的主要數(shù)值。

1.4 避免出現(xiàn)非法輸入

不同信號間有著不同的關(guān)系，應(yīng)仔細分析存在的關(guān)系，以確保信號符合法律途徑。例如，不能讓左右2個行程開關(guān)都處于關(guān)閉狀態(tài)，如果有這種情況出現(xiàn)，就是所謂的“不符合法律的輸入”，就要被警告或是停止使用。

1.5 檢測是否有多余、錯誤的輸入

檢測錯誤的傳感器一般有模擬量檢測和邏輯量檢測兩種。為了保證檢測效果，可以同時布置2個傳感器，再對照2個讀者信號，看其是否相同。如果不同，且超過了有限的時間，就證明其中一項有問題。

2 輸出穩(wěn)定性程序構(gòu)建

在一般的PLC控制系統(tǒng)中，除了輸入問題外，輸出問題也是需要注意的問題之一。有時，即使系統(tǒng)正確地輸入了PLC信號，并且輸入模擬量時產(chǎn)生的誤差極小，也很容易出現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)輸出錯誤的問題。PLC控制系統(tǒng)輸出錯誤是由多種原因引發(fā)的，既有可能是系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題，也有可能是工作人員操作失誤。有效減少PLC控制系統(tǒng)中的輸出錯誤，是系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。當(dāng)前，有許多方法能夠有效解決PLC控制系統(tǒng)輸出錯誤的問題，常用的為軟件控制方法。

2.1 高質(zhì)量的輸出監(jiān)控

為了保證輸出質(zhì)量，應(yīng)對內(nèi)部元件進行實時監(jiān)控。一般監(jiān)控方式有兩種，即動作反應(yīng)監(jiān)控和看門狗監(jiān)控。這兩種監(jiān)控方式之間沒有明顯的區(qū)別，監(jiān)控原理相似，不同的是，前者需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成相關(guān)動作，后者對時間沒有限制，更注重動作的完成情況。

2.2 采取手段減少錯誤輸出

PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較廣，即使在惡劣的環(huán)境下，該系統(tǒng)也不能出現(xiàn)問題，且系統(tǒng)誤輸出在邏輯方面是不允許的。例如在采用PLC系統(tǒng)進行控制的電梯中，為了避免電梯出現(xiàn)急停的情況，就會用到PLC系統(tǒng)的錯誤判斷功能，利用計算機程序來保證端站的正常工作，提升電梯的安全性。

3 PLC信息安全性程序構(gòu)建

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)逐漸與其他的計算機系統(tǒng)有著非常密切的聯(lián)系。由于信息范圍較廣，容易受到干擾，PLC控制系統(tǒng)信息出現(xiàn)錯誤的情況屢見不鮮，因此，信息程序也會出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致信息不準(zhǔn)確。

3.1 信息安全性

為了確保信息的安全，可以采用以下兩種方式：①數(shù)據(jù)校驗。為了保證信息的準(zhǔn)確性，在進行信息傳輸時需要檢驗，從中發(fā)現(xiàn)問題，避免使用到錯誤的信息。一般來說，數(shù)據(jù)校驗分為校驗和幀校驗兩種。②重復(fù)通信。重復(fù)通信主要分為兩大步驟——寫數(shù)據(jù)需要實現(xiàn)“寫成功”的應(yīng)答，讀數(shù)據(jù)需要數(shù)據(jù)和校驗碼正確與否的檢驗。

3.2 通信穩(wěn)定性

在通信時，要對系統(tǒng)設(shè)立不同數(shù)據(jù)讀寫的權(quán)限，對不同的人設(shè)定不同的權(quán)限。比如，在對PLC進行控制的計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)管理員具有最高的權(quán)限，能夠隨時對PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行讀寫操作；而工程師則不具有這樣的權(quán)限，只能讀取數(shù)據(jù)，卻不能改寫數(shù)據(jù)。

4 PLC控制系統(tǒng)中問題的解決辦法

4.1 掉電維護

在正常運行過程中，PLC控制系統(tǒng)是一個電位均勢體。一旦出現(xiàn)因掉電而導(dǎo)致的電位差，應(yīng)及時組織專業(yè)人員進行電位的恢復(fù)和調(diào)整。

在構(gòu)建程序時需注意，在掉電后，再次恢復(fù)狀態(tài)可以保證相關(guān)部分正常運轉(zhuǎn)，主要體現(xiàn)為各個動作自保持；在失電后，不啟動就不能夠再得電，需要進行相關(guān)的聯(lián)鎖。

4.2 對錯誤進行及時報警

為了保證及時發(fā)現(xiàn)并處理錯誤，一些PLC控制系統(tǒng)采用了3級錯誤報警體系。首先，安排1級設(shè)備直接控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制面板，用不同顏色的指示燈來顯示不同設(shè)備的運行狀況，以便管理人員全面接收系統(tǒng)信息；其次，采用2級設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的不同部分，并直接顯示在控制中心的監(jiān)視器上，讓管理人員及時了解系統(tǒng)的實時運行狀況，即使在出現(xiàn)問題后也能快速作出反應(yīng)；最后，用3級設(shè)備監(jiān)控中心控制器的運行狀況，如果設(shè)備運行出現(xiàn)錯誤，就會發(fā)出警報，提醒相關(guān)人員及時處理。

4.3 故障或錯誤判斷

故障或錯誤判斷主要是確定已經(jīng)產(chǎn)生的錯誤和問題的類型。為了更好地處理系統(tǒng)中的錯誤和問題，可以在計算機中構(gòu)建錯誤和問題判斷知識體系，借助這一體系監(jiān)管和判斷程序。當(dāng)PLC在對實際的工作狀況進行監(jiān)視時，能夠?qū)⑹占⒈４娴南嚓P(guān)資料傳送給計算機，計算機在處理這些數(shù)據(jù)資料后，將其收入數(shù)據(jù)體系中。如果該體系出現(xiàn)問題，知識系統(tǒng)就要根據(jù)相關(guān)規(guī)則和運行制度，對其中的問題進行判斷。判斷后，應(yīng)進一步優(yōu)化知識體系中的學(xué)習(xí)模式，改善知識體系中的相關(guān)原則，從而使知識體系的效用不斷增強。

5 總結(jié)

在PLC 控制系統(tǒng)中，要全面考慮影響PLC 穩(wěn)定性的多種因素，且在構(gòu)建程序時采用科學(xué)、有效的方法，這樣才能確?？刂葡到y(tǒng)的安全、高效和穩(wěn)定運行。另外，由于PLC控制系統(tǒng)的類別不同，只有結(jié)合實際情況深入研究，才能取得較好的應(yīng)用效果。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕