芻議如何提升PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

摘 要：隨著電氣自動(dòng)化控制事業(yè)的不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)的可靠性以及全面性在整個(gè)設(shè)計(jì)工作中占據(jù)著較為重要的作用。文章主要對(duì)PLC控制系統(tǒng)可靠性的影響因素進(jìn)行分析，并對(duì)PLC控制系統(tǒng)的可靠性的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行闡述，從根本上提升PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞：PCL控制系統(tǒng)；可靠性；設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代工程實(shí)踐過(guò)程中，PLC可編程控制器大多數(shù)作為各種生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)的零部件來(lái)使用，PLC的應(yīng)用大大提升了控制系統(tǒng)、設(shè)備以及工作的可靠性，比以前的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。隨著生產(chǎn)過(guò)程控制自動(dòng)化程度要求的不斷提高，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性要求也開(kāi)始有所轉(zhuǎn)變。[1]

1 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的因素以及衡量方法

PLC控制系統(tǒng)一般有生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及PLC構(gòu)成，任何設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)組成部件出現(xiàn)故障都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。[2]所以對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響因素進(jìn)行分析，是提升可靠性設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)順利運(yùn)行的基礎(chǔ)。

PLC系統(tǒng)工作的可靠性較為明顯，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障中，PLC故障僅占5%。PLC控制系統(tǒng)的故障一般出現(xiàn)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，占整個(gè)系統(tǒng)故障的95%，與PLC相接的輸出、輸入設(shè)備可靠性對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的影響較為明顯。

一般情況下用來(lái)衡量PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性數(shù)值的有失效率λ、可靠度R（t）以及平均故障間隔時(shí)間MTBF、可用性V等不同的參數(shù)，由于PLC控制系統(tǒng)的可靠性模型一般被看成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具體含義如圖1所示。

2 做好PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)工作

對(duì)于整個(gè)電控系統(tǒng)來(lái)分析，要想順利完成可靠性的設(shè)備及工作，就要先對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行預(yù)防以及預(yù)測(cè)，明確系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)以及潛在隱患，在完成整個(gè)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)以及設(shè)計(jì)改進(jìn)工作之后，從而保證系統(tǒng)滿(mǎn)足可靠性的具體要求，可靠性設(shè)計(jì)的方法主要包括對(duì)各種可靠性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行貫徹與制定，科學(xué)合理的選擇以及使用零部件和元器件，從根本上完成降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)以及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等工作。

PLC作為一種可靠性較高的控制裝置，輸出執(zhí)行元件的可靠性以及輸入信號(hào)元件的可靠性是保證各種控制系統(tǒng)可靠性的主要的元器件。[3]因此，只有使用高質(zhì)量的元器件，才能夠順利完成對(duì)高故障率的元件實(shí)施故障以及狀態(tài)監(jiān)控的診斷工作。利用PLC內(nèi)部的軟元件來(lái)屏蔽各種錯(cuò)誤輸入的信號(hào)。對(duì)于較為關(guān)鍵的部位，可以通過(guò)冗余設(shè)計(jì)來(lái)完成整個(gè)可靠性的工作。

2.1 使用高質(zhì)量的元器件以及成熟的技術(shù)

要想保證PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的順利完成，成熟的技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中占據(jù)著較為重要的地位。在對(duì)軟件程序以及硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，若存在某種缺陷，當(dāng)發(fā)生各種破壞現(xiàn)象時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的后果。

選擇高質(zhì)量的元器件，是保證系統(tǒng)可靠性的前提條件，元器件的可靠性主要分為兩種：使用可靠和固有可靠，使用可靠主要是指設(shè)計(jì)工作人員所作出的正確使用以及選擇；固有可靠則是指通過(guò)元器件的制造以及設(shè)計(jì)來(lái)完成。

2.2 設(shè)計(jì)科學(xué)的故障檢測(cè)程序

在PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，還可能用到邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)法，各種輸出、輸入信號(hào)以及中間記憶裝置之間都存在確定的邏輯關(guān)系，各種邏輯關(guān)系的異常都會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的故障。[4]所以，首先可以對(duì)較為常見(jiàn)的邏輯異常故障程序進(jìn)行編寫(xiě)，并將其加入到用戶(hù)程序中。

2.3 通過(guò)PLC內(nèi)部定時(shí)器來(lái)屏蔽輸入的信號(hào)錯(cuò)誤

在生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制過(guò)程中PLCD的應(yīng)用較為廣泛，部分機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)均勻，整個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間與行程關(guān)系較為明確。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境較為惡劣，在實(shí)際操作過(guò)程中受到各種振動(dòng)等其他原因而導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作的出現(xiàn)。如果在進(jìn)行編程時(shí)，使用兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，并在PLC正常的發(fā)出信號(hào)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行采樣，屏蔽掉其他時(shí)間段可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤信號(hào)，從根本上提升PLC輸入信號(hào)的科學(xué)性以及可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

PLC系統(tǒng)本身可靠性相對(duì)較高時(shí)，對(duì)于控制系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生影響的因素主要是PLC接口的輸入元件和輸出執(zhí)行元件，選用高質(zhì)量的元器件以及成熟的技術(shù)，利用PLC內(nèi)部各種軟元件，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)程序以及診斷程序，避免出現(xiàn)輸出元件的錯(cuò)誤動(dòng)作，對(duì)較為重要的元件進(jìn)行硬件以及軟件保護(hù)，合理有效地配置PCL以及軟件和硬件資源的冗余措施，從根本上保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性以及安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]石磊，陳亞娜.PLC控制系統(tǒng)的可靠性研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2009，2：165-166+169.

[2]歐陽(yáng)雄，寧振忠.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)研究[J].電子世界，2014，16：92.

[3]何繼賢.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J].電子制作，2014，3：204.

[4]邢思遠(yuǎn).PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)與研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，22：57.