提高PLC系统运行可靠性的措施探讨

提高PLC系统运行可靠性的措施探讨

摘 要 PLC控制具有通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学等优点，广泛应用于工业领域。若PLC系统的运行环境过于恶劣，会影响PLC系统的安全可靠运行。本文分析了PLC控制系统运行可靠性的影响因素，探讨了提高PLC系统运行可靠性的措施。

关键词 PLC控制系统；可靠性；措施

可编程序控制器（PLC）系统，具有通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学等优点，广泛应用于工业领域。PLC控制装置一般不需采取特殊措施，可直接在工业环境使用。但如果使用环境过于恶劣，如电磁干扰特别强烈、安装使用不当、保护程序考虑不周等，都会对PLC系统的安全、可靠运行造成影响。因此，下面探讨如何提高PLC控制系统运行的可靠性。

1 PLC控制系统运行可靠性的影响因素

PLC控制系统的可靠性，直接影响生产效率和安全，因而它是讨论技术要求时，考虑的第一因素。PLC控制系统运行可靠性的影响因素有：由于机械拉扯、线路自身老化、连接处松脱等，造成传输信号线短路，或断路当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；机械触点抖动，现场触点只闭合一次，PLC却认为闭合了多次。虽然硬件加了滤波电路、软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果；现场变送器的机械开关出现故障，触点接触不良、变送器反映现场非电量偏差较大等，这些故障会影响PLC系统的正常运行。

2 提高PLC系统运行可靠性的措施

1）重视PLC系统的施工和安装。提高PLC系统的运行可靠性，是一项长期的工作。首先，PLC系统的施工和安装，就是非常重要的环节，必须严格要求，规范安装，以降低投产故障率；其次，技改线路改动和系统改造，要严格保证检修质量，否则系统改造后，大量线路的更换、线号丢失、程序变更，以及该记录备份的没有做记录等一系列问题，使维护工作量加大，可靠性降低。再次，PLC系统的安装与布线，要采取抗干扰措施。PLC电源，一般都采用带屏蔽层的隔离变压器供电，在较强干扰源的环境或对PLC工作的可靠性要求很高时，应将屏蔽层和PLC浮地端子接地，接地电阻不超过100Ω。接地线要采取独立接地方式，不能用与其他设备串联接地的方式。数字传输线，要采用屏蔽线，并将屏蔽层接地；

2）实现硬件的互锁，完善保护作用。为了PLC系统的可靠性，在硬件设计和编程中，必须考虑互锁功能，实现互相配合。这是因为，单纯在PLC内部逻辑上的联锁和互锁，在外电路发生故障时，往往就失去了作用。例如，对电机正、反转接触器的互锁，仅在梯形图中用软件来实现，是远远不够的。因为对大功率

电机，有时会出现因接触器主触点“烧死”，而在线圈断电后，主电路仍不断开的故障。这时其输出点的定义号是失电的，常闭触点闭合，如给出反转控制命令，则反转接触器就会通电，而造成三相电源短路事故。解决这一问题的办法，是将这两个接触器的常开辅助触点，作为输入点引入PLC输入口，在软件中，把这两个输入点定义号，以常闭方式串入对方的输出线圈中，同时，用硬接线将两个接触器的常闭辅助触点，互相串接在对方的线圈控制回路中，实现硬件的互锁，这样可实现较完善的保护作用；

3）设计完善的故障报警系统。在PLC系统的设计中，设计三级故障显示报警系统，一级故障显示，设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况。当设备正常运行时，对应指示灯亮；当该设备运行有故障时，指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏，而不能正确反映设备工作情况，可专门设置故障复位/灯测试按钮。在系统运行的任何时间，持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮，说明该指示灯已坏，应立即更换。改按钮复位后，指示灯仍按原工作状态，显示设备工作状态；二级故障显示，设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障；三级故障显示，设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员来及时处理故障。在处理故障时将故障进行分类，有的故障要求系统停止运行，有的故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，使故障在运行中排除。这样，可大大减少整个系统的停止运行时间，提高PLC系统运行的可靠性；

4）及时更换元器件，延长PLC系统的有效寿命。PLC控制系统的失效率，与时间有关。将设备元件的故障率随时间变化的规律，划分为3个时期进行分析，可知，早期故障较高，主要由系统内在设计错误、元器件质量、安装和工艺缺陷等不合理引起，但随时间的增加，故障率迅速降低。这一时期的主要任务，是尽早找出不可靠的因素，使系统尽快稳定下来；偶然期故障期比较稳定，此时期故障是随机发生的，系统的故障率最低而且稳定，可视为常数。这一时期是系统的最佳状态期，在运行中，应加强维护，延长这段时期的时间，要做好定期检修工作；损耗期故障率上升，这是因为，长时间以来，构成系统的某些零件已经老化耗损，寿命衰竭机械、电气磨损、绝缘的老化。在这段时期中，大部分元件开始失效。因此，及时更换元器件，推迟损耗期，结束早期，延长偶然期，延长系统的有效寿命，推迟耗损故障期的到来，可提高PLC系统的可靠性；

5）改良程序设计，提高PLC输入信号的可靠性。要提高PLC输入信号的可靠性，首先，要选择可靠性较高的变送器、开关，防止引起传送信号线的短路、断路、接触不良；其次，在程序设计时，增加数字滤波程序，可提高输入信号的可信性。数字信号滤波的程序设计，可在现场输入触点后加一定时器，定时时间，可根据触点抖动情况和系统的响应速度，来确定，使触点确实稳定闭合后才有其它响应；模拟信号滤波的程序设计，可对现场模拟信号，连续采样3次，采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当最后一次采样结束后，利用数据比较、数据交换指令和数据段比较指令，去掉最大和最小值，保留中间值，作为本次采样结果，并存放在数据寄存器DT0中；提高读入PLC现场信号的可

靠性，可根据PLC系统的自身特点，利用信号之间的关系，来判断信号的可信程度。在程序设计时，采用上述方法，可使输入信号的可靠性大大提高。

总之，提高PLC系统运行可靠性，要充分考虑影响PLC正常运行的各种不利因素，在系统设计中，采取适当的保护措施，来保障PLC系统的安全可靠运行。

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