劉洋

摘要：簡(jiǎn)述影響可編程序控制器控制系統(tǒng)可靠性的主要因素，并就可編程序控制器的工作環(huán)境、必須的安全保護(hù)環(huán)節(jié)、必要的軟件措施等多個(gè)方面，提出了一些可行的方法和措施。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器 可靠性 措施

可編程序控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）是在程序控制器和微機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的微機(jī)技術(shù)跟繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，從廣義上講，PLC是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的輸入輸出接口，并已成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本裝置。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中，已基本取代了傳統(tǒng)的繼電器和接觸的邏輯控制。下面就如何提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行一些探討。

一、適合的工作環(huán)境

（一）環(huán)境溫度適宜

各生產(chǎn)廠家對(duì)PLC的環(huán)境溫度都有定的規(guī)定。通常PLC允許的環(huán)境溫度約在0-55℃。因此，安裝時(shí)不要把發(fā)熱量大的元件放在PLC的下方，PLC四周要有足夠的通風(fēng)散熱空間，不要把PLC安裝在陽(yáng)光直接照射或離暖氣、加熱器、大功率電源等發(fā)熱器件很近的場(chǎng)所，安裝PLC的控制柜最好有通風(fēng)的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應(yīng)該在柜內(nèi)安裝風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。

（二）環(huán)境濕度適宜

PLC工作環(huán)境的空氣相對(duì)濕度一般要求小于85%，以保證PLC的絕緣性能，濕度太大也會(huì)影響模擬量輸入/輸出裝置的精度。因此，不能將PLC安裝在結(jié)露、雨淋的場(chǎng)所。

（三）注意環(huán)境污染

不宜把PLC安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場(chǎng)所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。

二、必須的安全保護(hù)環(huán)節(jié)

（一）短路保護(hù)

當(dāng)PLC輸出設(shè)備短路時(shí)，為了避免PLC內(nèi)部輸出元件損壞，應(yīng)該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。最好在每個(gè)負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。

（二）互鎖與聯(lián)鎖措施

除在程序中保證電路的互鎖關(guān)系，PLC外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施，以確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，如電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制，要利用接觸器KM1、KM2常閉觸點(diǎn)在PLC外部進(jìn)行互鎖。在不同電機(jī)或電器之間有聯(lián)鎖要求時(shí)，最好也在PLC外部進(jìn)行硬件聯(lián)鎖。采用PLC外部的硬件進(jìn)行互鎖與聯(lián)鎖，這是PLC控制系統(tǒng)中常用的做法。

（三）失壓保護(hù)與緊急停車措施

PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時(shí)停電再恢復(fù)供電時(shí)，不按下“啟動(dòng)”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動(dòng)。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“停止”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，而與PLC毫無(wú)關(guān)系。

三、必要的軟件措施

有時(shí)硬件措施不定完全消除干擾的影響，采用一定的軟件措施加以配合，對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

（一）消除開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)抖動(dòng)

在實(shí)際應(yīng)用中，有些開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)接通時(shí)，由于外界的干擾而出現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷的“抖動(dòng)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在繼電器系統(tǒng)中由于繼電器的電磁慣性般不會(huì)造成什么影響，但在PLC系統(tǒng)中，由于PLC掃描工作的速度快，掃描周期比實(shí)際繼電器的動(dòng)作時(shí)間短得多，所以抖動(dòng)信號(hào)就可能被PLC檢測(cè)到，從而造成錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，必須對(duì)某些“抖動(dòng)”信號(hào)進(jìn)行處理，以保證系統(tǒng)正常工作。

（二）故障的檢測(cè)與診斷

PLC的可靠性很高且本身有很完善的自診斷功能，如果PLC出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢復(fù)正常工作。大量的工程實(shí)踐表明，PLC外部輸入、輸出設(shè)備的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PLC本身的故障率，而這些設(shè)備出現(xiàn)故障后，PLC一般不能馬上覺(jué)察出來(lái)。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，在沒(méi)有釀成事故之前使PLC自動(dòng)停機(jī)和報(bào)警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

1.超時(shí)檢測(cè)，機(jī)械設(shè)備在各工步的動(dòng)作所需的時(shí)間一般是不變的，即使變化也不會(huì)太大，因此可以以這些時(shí)間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號(hào)，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)20%左右。例如設(shè)某執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)機(jī)）在正常情況下運(yùn)行50s后，它驅(qū)動(dòng)的部件使限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出動(dòng)作結(jié)束信號(hào)。若該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間超過(guò)60s（即對(duì)應(yīng)定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間），PLC還沒(méi)有接收到動(dòng)作結(jié)束信號(hào)，定時(shí)器延時(shí)接通的常開(kāi)觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)，該信號(hào)停止正常的循環(huán)程序，啟動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時(shí)采取排除故障的措施。

2.邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)（如輔助繼電器的狀態(tài)）相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào)，則說(shuō)明出現(xiàn)了故障。因此，可以編制一些常見(jiàn)故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。例如某機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)為ON狀態(tài)，若它們同時(shí)為ON，說(shuō)明至少有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)被卡死，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行處理。

（三）消除預(yù)知干擾

某些干擾是可以預(yù)知的，如PLC的輸出命令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如大功率電動(dòng)機(jī)、電磁鐵）動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號(hào)，它們產(chǎn)生的干擾信號(hào)可能使PLC接收錯(cuò)誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時(shí)間內(nèi)，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號(hào)，在干擾易發(fā)期過(guò)去后，再取消封鎖。

PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性與多種因素有關(guān)，有此客觀因素也影響著控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)采取設(shè)計(jì)正確的硬件線路、選擇質(zhì)量高的元器件、改善工作環(huán)境、編制監(jiān)控程序等措施，可以使PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性得到很大的提高。