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關(guān)于PLC控制系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題研究
摘要：在當(dāng)今中國(guó)努力提高工業(yè)自動(dòng)化水平，大量進(jìn)行技術(shù)改造的前提下，為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用PLC控制技術(shù)，提高PLC系統(tǒng)的可靠性則是其關(guān)鍵所在。隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化水平的不斷提高，在工業(yè)領(lǐng)域PLC控制技術(shù)受到廣泛應(yīng)用，因此PLC系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題越加突出。本文主要分析了PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理，探討了PLC的工作可靠性問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，提出了相對(duì)的應(yīng)對(duì)措施，取得了較理想的效果。
關(guān)鍵詞：PLC 原理 結(jié)構(gòu)
一、可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)和基本工作原理
可編程序控制器，即PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)PLC實(shí)施控制的基本點(diǎn)的分析，PLC主要由CPU，RAM，ROM和專門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。中央處理機(jī)由中央處理器(CPU)組成，它是PLC的大腦。中央處理器通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路相連接。存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來(lái)存放程序、變量和其他一些信息。PLC主要采用繼電器輸出，電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路一般有光電禍合電路和微電腦輸入接口電路組成。PLC的中央處理機(jī)對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將掃描結(jié)果存儲(chǔ)到狀態(tài)寄存器中。CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，以對(duì)輸入和原輸出狀態(tài)進(jìn)行處理，再將正確的結(jié)果返回輸出。當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，輸出狀態(tài)寄存器集中把電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。
二、PLC系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題
2.1供電系統(tǒng)
若供電系統(tǒng)中存在大的電磁鐵、大電機(jī)等，會(huì)對(duì)PLC引入電源信號(hào)干擾，這種干擾會(huì)使輸入信號(hào)產(chǎn)生巨大誤差，對(duì)整個(gè)PCL影響巨大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蒔LC系統(tǒng)的突然斷電或系統(tǒng)故障，是主要的干擾形式。因此，對(duì)一些可靠性要求較高的控制系統(tǒng)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)，盡可能減少電源信號(hào)干擾。在實(shí)際使用中，一般采用使用隔離變壓器的供電系統(tǒng)、使用ups供電系統(tǒng)和雙電源的供電方式。
2.2 PLC控制系統(tǒng)環(huán)境
PLC控制裝置是專門(mén)針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的，每種PLC都有自己的工作環(huán)境技術(shù)條件，因此在實(shí)際使用中，應(yīng)盡量使PLC系統(tǒng)處于自身合適的工作環(huán)境中，以達(dá)到延長(zhǎng)工作壽命，提高系統(tǒng)可靠性的目的。要特別注意控制系統(tǒng)周圍的溫度不要過(guò)高，如果控制系統(tǒng)的周圍環(huán)境溫度超過(guò)55℃，則需要在安裝風(fēng)扇或冷氣機(jī)，以避免高溫對(duì)控制系統(tǒng)的損害。同時(shí)還應(yīng)考慮PLC主控制器周圍的通風(fēng)和散熱情況，至少留有50mm的距離，以保證足夠的空間用于通風(fēng)。也可選擇安裝適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅�，以便能在高溫時(shí)自動(dòng)切斷加熱器電源，低溫時(shí)自動(dòng)接通電源。
2.3防止輸入、輸出信號(hào)干擾
PLC的輸入端或輸出端接有感性元件，為減少PLC輸入電流和外部負(fù)載上的電流對(duì)這些感應(yīng)元件的損害產(chǎn)生較大的沖擊影響，一般采取兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或組容泄放電路。當(dāng)接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)這一類兩線式傳感器的漏電流較大時(shí)，應(yīng)考慮由此而產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)，此時(shí)可以采用在PLC輸入端子上接一旁路電阻以減少輸入阻抗。在控制器為觸點(diǎn)輸出時(shí)，不管該控制器本身是否能夠抗干擾，對(duì)于直流電應(yīng)采用續(xù)流二級(jí)管來(lái)進(jìn)行吸收，對(duì)于交流電采取RC吸收。
2.4 PLC地線的連接
對(duì)PLC控制系統(tǒng)采用恰當(dāng)?shù)慕拥胤绞�，是抑制由電位差引起的干擾信號(hào)，保證PLC安全可靠運(yùn)行的需要。一般接地方式主要有浮地式、直接式以及電容式三種，對(duì)于PLC系統(tǒng)而言應(yīng)采用直接式，即控制器與其它設(shè)備分別接地。如果實(shí)際條件不滿足，也可采用公共接地方式，但是必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行布線，嚴(yán)禁使用串聯(lián)接地方式，避免電位差引起的干擾信號(hào)。接地線的截面積應(yīng)大于2毫平方米，接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近PLC。
2.5 PLC軟件
偶發(fā)性故障一般不會(huì)對(duì)PLC內(nèi)部的信息造成破壞，一旦PLC檢測(cè)到故障時(shí)，要立即保存當(dāng)前狀態(tài)信息，并通過(guò)相應(yīng)的軟件對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，以防止存儲(chǔ)器信息的丟失。在硬件設(shè)計(jì)和編程時(shí)，出于對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性的考慮，應(yīng)安裝互鎖功能。PLC本身的故障發(fā)生較為頻繁，為了提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，還需要在軟件中增加故障檢測(cè)程序。另外，還可以在程序編制中采用軟件容錯(cuò)技術(shù)的，使PLC在發(fā)生錯(cuò)誤信號(hào)時(shí)，在不影響工作的前提下，及時(shí)甄別錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高了PLC的工作效率和安全。
三、防雷措施
當(dāng)輸電線附近發(fā)生雷擊或閃電時(shí)，會(huì)形成雷電沖擊波，進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，造成嚴(yán)重?fù)p害。因此做好防雷工作是提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的重要保障。一般的配電系統(tǒng)的避雷裝置很難滿足PLC控制設(shè)備對(duì)電源的要求，因此宜采取多級(jí)保護(hù)措施。在選用避雷器件時(shí)，氧化物避雷器電容大對(duì)高頻損耗大，選用此類避雷器時(shí)應(yīng)以實(shí)際情況來(lái)確定。網(wǎng)絡(luò)通訊線路避雷的最好方法是采用光纖網(wǎng)絡(luò)。PLC控制系統(tǒng)的總控站對(duì)防雷的要求就更高一些。控制站所在構(gòu)筑物的接地電阻須小于10歐姆，避雷針、帶、網(wǎng)的引下線應(yīng)盡量多設(shè)幾條，室內(nèi)計(jì)算機(jī)、PLC控制系統(tǒng)要盡量置于遠(yuǎn)離避雷網(wǎng)導(dǎo)地金屬體。PLC控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)工作地，直流工作地，安全保護(hù)地，在安裝時(shí)采用聯(lián)合接地較好，接地電阻至少小于2歐。地網(wǎng)分開(kāi)設(shè)置時(shí)，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)之間的距離涉及自控系統(tǒng)接地時(shí)應(yīng)大于10M，以避免地網(wǎng)之間的閃絡(luò)。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著工業(yè)化的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，與此同時(shí)PLC的可靠性問(wèn)題也逐步凸顯。因此采取綜合防護(hù)的措施，提高系統(tǒng)可靠性，對(duì)當(dāng)今PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將有非常重大的影響。上述提到的改進(jìn)方式都是經(jīng)過(guò)實(shí)踐得出的切實(shí)可行的手段，在對(duì)提高PLC系統(tǒng)的可靠性中起到了非常重要的作用。相信未來(lái)隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)將大有可為。
參考文獻(xiàn)：
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