周洪池

沈陽(yáng)蘭星自動(dòng)化工程有限公司

PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)初探

周洪池

沈陽(yáng)蘭星自動(dòng)化工程有限公司

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展的今天，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，為了更加便捷的操作、控制，PCL控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，PCL控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)展成為了人們所關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文就著重對(duì)影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素、PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則以及提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施三點(diǎn)進(jìn)項(xiàng)具體說(shuō)明。

PCL控制系統(tǒng)；原則；硬件措施；軟件措施

PCL控制系統(tǒng)基本上是由PCL和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備兩者組成的，而中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱以及可以用到的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備是PCL的重要組成部分，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括接觸器、繼電器、設(shè)備開(kāi)關(guān)、安全保護(hù)、極限位置、儀表、接線(xiàn)盒、接線(xiàn)端子、傳感器、電源線(xiàn)以及電動(dòng)機(jī)等等。他們之間的每一個(gè)部分都是環(huán)環(huán)相扣的，一旦有一部分出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)都將受到極大的威脅。因此PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)探究工作就顯得極其重要，這樣PCL控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性才會(huì)得到保障，才能更好地為工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展添磚加瓦。

一、影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素

在實(shí)際的應(yīng)用之中，電壓或者電流變化幅度較大的部分會(huì)出現(xiàn)PCL控制系統(tǒng)不可靠不穩(wěn)定的情況，而影響PCL控制系統(tǒng)可靠性的主要因素有空間的輻射、電源干擾、信號(hào)線(xiàn)的引入、接地系統(tǒng)的混亂以及PCL系統(tǒng)內(nèi)部的干擾等五個(gè)方面?？臻g的輻射干擾主要有雷電天氣的影響或者電視、無(wú)線(xiàn)電設(shè)備、雷達(dá)、電力網(wǎng)絡(luò)等人類(lèi)活動(dòng)，這種干擾由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾或者通訊線(xiàn)路的感應(yīng)引入干擾兩種路徑產(chǎn)生。電源也會(huì)對(duì)PCL控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，唯一的解決辦法就是更換隔離性能更好地電源。一般PCL系統(tǒng)均由電網(wǎng)供電，而電網(wǎng)的覆蓋面積比較大、范圍較廣，所以會(huì)因空間電磁的影響而出現(xiàn)感應(yīng)電壓。而且電網(wǎng)內(nèi)部會(huì)因開(kāi)關(guān)操作不當(dāng)、大型設(shè)備的起停而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的變化。信號(hào)傳輸線(xiàn)除了可以傳輸各類(lèi)有價(jià)值的信息之外，還會(huì)有外部干擾線(xiàn)號(hào)的侵入，主要有變送器供電電源串入的干擾和受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾兩種途徑。這種因信號(hào)引入而產(chǎn)生的破壞后果相當(dāng)嚴(yán)重，引發(fā)的問(wèn)題也很多。錯(cuò)誤的接地系統(tǒng)會(huì)引起嚴(yán)重的信號(hào)干擾，使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓而無(wú)法工作，PCL控制系統(tǒng)的地線(xiàn)若因各個(gè)點(diǎn)的電位分布不均引起電位差而產(chǎn)生環(huán)路電流，會(huì)影響到PCL控制系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)然，PCL系統(tǒng)內(nèi)部元件以及電路間的電磁輻射會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，所以要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)的實(shí)際操作和考驗(yàn)再投入到使用之中，以減少問(wèn)題的發(fā)生。

二、PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

“沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓”，原則往往是做事情時(shí)所必不可少的。PCL控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然已是社會(huì)發(fā)展的必要趨勢(shì)，但其可靠性設(shè)計(jì)之中應(yīng)該遵循的原則是必不可少的。PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則：簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)原則，一切系統(tǒng)在保證完整工作的同時(shí)都要遵循簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)原則，PCL控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少設(shè)備元件的數(shù)量和品種，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，在使用時(shí)還能減少事故的發(fā)生率，節(jié)約了成本，可以說(shuō)是一舉兩得；設(shè)備的質(zhì)量控制原則，設(shè)備的每一個(gè)小元件都是整個(gè)PCL控制系統(tǒng)的組成部分，所以每個(gè)設(shè)備元件質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。而錯(cuò)誤的選取設(shè)備元件會(huì)造成操作系統(tǒng)的故障，因此在PCL控制系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備元件都要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量計(jì)算，以保證其安全的運(yùn)轉(zhuǎn)；電磁兼容設(shè)計(jì)原則，PCL操作系統(tǒng)主要用于工業(yè)的生產(chǎn)之中，所以當(dāng)其投入到工廠(chǎng)的運(yùn)用中時(shí)，其操作環(huán)境是相當(dāng)惡劣的，而這些惡劣條件會(huì)給PCL操作系統(tǒng)的可靠性帶來(lái)不小的干擾。

三、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施

（一）提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的硬件措施

一個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性構(gòu)成要素之中必不可少的就是好的硬件措施，而為了抗干擾，使操作系統(tǒng)更加完善，要落實(shí)抑制干擾源、破壞干擾途徑以及對(duì)于干擾敏感的受擾體的抗干擾原則。硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)之時(shí)的良好措施，能有效的抑制干擾源的存在并阻斷干擾運(yùn)輸通道。要想提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的硬件措施，要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意：首先電源的選擇要進(jìn)行關(guān)注，電網(wǎng)干擾是干擾源的重要部分，主要是通過(guò)供電電源、變送器供電電源和與PCL系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)的儀表供電電源等途徑來(lái)影響。所以要選取隔離性能好的隔離變壓器，以減少干擾;其次就是輸入輸出的保護(hù)，在輸入或者輸出的過(guò)程之中可能會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的電器噪音并進(jìn)入系統(tǒng)，所以就要求要采用數(shù)字傳感器、對(duì)出入通道進(jìn)行隔離或者采用V/F、F/V轉(zhuǎn)換器來(lái)解決；最后就是要完善接地系統(tǒng)，電子線(xiàn)路的任何設(shè)備之中，接地是一直可以很好地抑制噪聲和防止干擾。在實(shí)際的運(yùn)用之中，要注意地線(xiàn)系統(tǒng)的合理規(guī)劃和單點(diǎn)或多點(diǎn)接地的選擇，而且在接地線(xiàn)的選取工作時(shí)，要盡量加粗以減小阻抗。

（二）提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的軟件措施

當(dāng)硬件措施做到盡量的完善之時(shí)，軟件措施也要隨之進(jìn)項(xiàng)提升，以保障PCL控制系統(tǒng)的可靠性。首先就是要提高輸入輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，這樣才能保障控制系統(tǒng)的可靠性，在此過(guò)程中，充分考慮到觸點(diǎn)抖動(dòng)等狀況的出現(xiàn)而帶來(lái)的偏差，再利用軟件算法去進(jìn)一步的精確計(jì)算。其次是對(duì)信息進(jìn)行保護(hù)與恢復(fù)并設(shè)置互鎖功能，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障要進(jìn)行及時(shí)鎖定，以免造成信息的遺失。最后就是優(yōu)化檢測(cè)程序，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間技術(shù)人員以來(lái)的實(shí)踐證明，PCL的輸入輸出元件的故障率很高，所以除了硬件要采取必要的措施，還應(yīng)該利用時(shí)間故障檢測(cè)法和邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)法來(lái)增設(shè)優(yōu)化檢測(cè)功能，以保障PCL控制系統(tǒng)的可靠性。

四、總結(jié)

PCL控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)很多方面都會(huì)有很大的作用，而其可靠性可想而知十分重要?？刂葡到y(tǒng)可靠性不僅取決于硬件元件的好壞，而且受到環(huán)境、安裝等很多方面的制約，所以對(duì)其問(wèn)題要進(jìn)行多方面的評(píng)估與考慮，對(duì)實(shí)際的操作做出不同的應(yīng)對(duì)方法，以提高PCL操作系統(tǒng)的牢靠性，使其在實(shí)際應(yīng)用之中更加便捷高效。

[1]韓峰．芻議如何提升PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(4):96-96．

[2]武建明．淺談提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性[J]．城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,(34):2175-2176．

[3]龔欣．淺談提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性[J]．城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,(22):3108-3108．