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關(guān)于PLC控制系統(tǒng)的可靠性問題研究
摘要：在當今中國努力提高工業(yè)自動化水平，大量進行技術(shù)改造的前提下，為了進一步推廣應用PLC控制技術(shù)，提高PLC系統(tǒng)的可靠性則是其關(guān)鍵所在。隨著我國科技的不斷進步，現(xiàn)代化水平的不斷提高，在工業(yè)領(lǐng)域PLC控制技術(shù)受到廣泛應用，因此PLC系統(tǒng)的可靠性問題越加突出。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的工作可靠性問題，并在此基礎(chǔ)上，提出了相對的應對措施，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)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。根據(jù)PLC實施控制的基本點的分析，PLC主要由CPU，RAM，ROM和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成。中央處理機由中央處理器(CPU)組成，它是PLC的大腦。中央處理器通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。存儲器是具有記憶功能的半導體電路，用來存放程序、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的中央處理機對各個輸入端進行掃描，并將掃描結(jié)果存儲到狀態(tài)寄存器中。CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，以對輸入和原輸出狀態(tài)進行處理，再將正確的結(jié)果返回輸出。當所有的指令執(zhí)行完畢時，輸出狀態(tài)寄存器集中把電子信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流，驅(qū)動被控設(shè)備。
二、PLC系統(tǒng)的可靠性問題
2.1供電系統(tǒng)
若供電系統(tǒng)中存在大的電磁鐵、大電機等，會對PLC引入電源信號干擾，這種干擾會使輸入信號產(chǎn)生巨大誤差，對整個PCL影響巨大，嚴重時甚至會造成PLC系統(tǒng)的突然斷電或系統(tǒng)故障，是主要的干擾形式。因此，對一些可靠性要求較高的控制系統(tǒng)，應合理設(shè)計供電系統(tǒng)，盡可能減少電源信號干擾。在實際使用中，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控制裝置是專門針對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計的，每種PLC都有自己的工作環(huán)境技術(shù)條件，因此在實際使用中，應盡量使PLC系統(tǒng)處于自身合適的工作環(huán)境中，以達到延長工作壽命，提高系統(tǒng)可靠性的目的。要特別注意控制系統(tǒng)周圍的溫度不要過高，如果控制系統(tǒng)的周圍環(huán)境溫度超過55℃，則需要在安裝風扇或冷氣機，以避免高溫對控制系統(tǒng)的損害。同時還應考慮PLC主控制器周圍的通風和散熱情況，至少留有50mm的距離，以保證足夠的空間用于通風。也可選擇安裝適當?shù)臏囟葌鞲衅鳎员隳茉诟邷貢r自動切斷加熱器電源，低溫時自動接通電源。
2.3防止輸入、輸出信號干擾
PLC的輸入端或輸出端接有感性元件，為減少PLC輸入電流和外部負載上的電流對這些感應元件的損害產(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。當接近開關(guān)、光電開關(guān)這一類兩線式傳感器的漏電流較大時，應考慮由此而產(chǎn)生的錯誤信號，此時可以采用在PLC輸入端子上接一旁路電阻以減少輸入阻抗。在控制器為觸點輸出時，不管該控制器本身是否能夠抗干擾，對于直流電應采用續(xù)流二級管來進行吸收，對于交流電采取RC吸收。
2.4 PLC地線的連接
對PLC控制系統(tǒng)采用恰當?shù)慕拥胤绞剑且种朴呻娢徊钜鸬母蓴_信號，保證PLC安全可靠運行的需要。一般接地方式主要有浮地式、直接式以及電容式三種，對于PLC系統(tǒng)而言應采用直接式，即控制器與其它設(shè)備分別接地。如果實際條件不滿足，也可采用公共接地方式，但是必須嚴格按要求進行布線，嚴禁使用串聯(lián)接地方式，避免電位差引起的干擾信號。接地線的截面積應大于2毫平方米，接地點應盡量靠近PLC。
2.5 PLC軟件
偶發(fā)性故障一般不會對PLC內(nèi)部的信息造成破壞，一旦PLC檢測到故障時，要立即保存當前狀態(tài)信息，并通過相應的軟件對存儲器進行封閉，以防止存儲器信息的丟失。在硬件設(shè)計和編程時，出于對提高系統(tǒng)的可靠性的考慮，應安裝互鎖功能。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程序。另外，還可以在程序編制中采用軟件容錯技術(shù)的，使PLC在發(fā)生錯誤信號時，在不影響工作的前提下，及時甄別錯誤，進一步提高了PLC的工作效率和安全。
三、防雷措施
當輸電線附近發(fā)生雷擊或閃電時，會形成雷電沖擊波，進入PLC控制系統(tǒng)，造成嚴重損害。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)備對電源的要求，因此宜采取多級保護措施。在選用避雷器件時，氧化物避雷器電容大對高頻損耗大，選用此類避雷器時應以實際情況來確定。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)的總控站對防雷的要求就更高一些�？刂普舅跇�(gòu)筑物的接地電阻須小于10歐姆，避雷針、帶、網(wǎng)的引下線應盡量多設(shè)幾條，室內(nèi)計算機、PLC控制系統(tǒng)要盡量置于遠離避雷網(wǎng)導地金屬體。PLC控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)工作地，直流工作地，安全保護地，在安裝時采用聯(lián)合接地較好，接地電阻至少小于2歐。地網(wǎng)分開設(shè)置時，當?shù)鼐W(wǎng)之間的距離涉及自控系統(tǒng)接地時應大于10M，以避免地網(wǎng)之間的閃絡(luò)。
四、結(jié)語
綜上所述，隨著工業(yè)化的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)的應用也越來越廣泛，與此同時PLC的可靠性問題也逐步凸顯。因此采取綜合防護的措施，提高系統(tǒng)可靠性，對當今PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)將有非常重大的影響。上述提到的改進方式都是經(jīng)過實踐得出的切實可行的手段，在對提高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：
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