芻議如何提升PLC控制系統的可靠性設計

摘 要：隨著電氣自動化控制事業的不斷發展，PLC控制系統的可靠性以及全面性在整個設計工作中占據著較為重要的作用。文章主要對PLC控制系統可靠性的影響因素進行分析，并對PLC控制系統的可靠性的相關參數進行闡述，從根本上提升PLC控制系統的設計方法進行比較。

關鍵詞：PCL控制系統；可靠性；設計

在現代工程實踐過程中，PLC可編程控制器大多數作為各種生產過程的控制系統的零部件來使用，PLC的應用大大提升了控制系統、設備以及工作的可靠性，比以前的繼電器-接觸器控制系統具有較為顯著的優勢。隨著生產過程控制自動化程度要求的不斷提高，整個系統的可靠性要求也開始有所轉變。[1]

1 影響PLC控制系統可靠性的因素以及衡量方法

PLC控制系統一般有生產現場設備以及PLC構成，任何設備運行系統組成部件出現故障都會對系統的正常運行產生影響。[2]所以對系統的可靠性影響因素進行分析，是提升可靠性設計、控制系統順利運行的基礎。

PLC系統工作的可靠性較為明顯，根據有關數據統計，在PLC控制系統出現的各種故障中，PLC故障僅占5%。PLC控制系統的故障一般出現在生產現場設備中，占整個系統故障的95%，與PLC相接的輸出、輸入設備可靠性對于PLC控制系統的影響較為明顯。

一般情況下用來衡量PLC控制系統穩定性與可靠性數值的有失效率λ、可靠度R（t）以及平均故障間隔時間MTBF、可用性V等不同的參數，由于PLC控制系統的可靠性模型一般被看成串聯結構，具體含義如圖1所示。

2 做好PLC控制系統的可靠性設計工作

對于整個電控系統來分析，要想順利完成可靠性的設備及工作，就要先對系統可能出現的各種故障進行預防以及預測，明確系統的薄弱環節以及潛在隱患，在完成整個設計預測以及設計改進工作之后，從而保證系統滿足可靠性的具體要求，可靠性設計的方法主要包括對各種可靠性的設計準則進行貫徹與制定，科學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計、冗余設計、耐環境設計、電磁兼容設計以及動態設計等工作。

PLC作為一種可靠性較高的控制裝置，輸出執行元件的可靠性以及輸入信號元件的可靠性是保證各種控制系統可靠性的主要的元器件。[3]因此，只有使用高質量的元器件，才能夠順利完成對高故障率的元件實施故障以及狀態監控的診斷工作。利用PLC內部的軟元件來屏蔽各種錯誤輸入的信號。對于較為關鍵的部位，可以通過冗余設計來完成整個可靠性的工作。

2.1 使用高質量的元器件以及成熟的技術

要想保證PLC控制系統設計工作的順利完成，成熟的技術在整個系統設計工作中占據著較為重要的地位。在對軟件程序以及硬件電路進行設計，若存在某種缺陷，當發生各種破壞現象時，將會出現比較嚴重的后果。

選擇高質量的元器件，是保證系統可靠性的前提條件，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計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元器件的制造以及設計來完成。

2.2 設計科學的故障檢測程序

在PLC控制系統運行過程中，還可能用到邏輯錯誤檢測法，各種輸出、輸入信號以及中間記憶裝置之間都存在確定的邏輯關系，各種邏輯關系的異常都會導致控制系統發生嚴重的故障。[4]所以，首先可以對較為常見的邏輯異常故障程序進行編寫，并將其加入到用戶程序中。

2.3 通過PLC內部定時器來屏蔽輸入的信號錯誤

在生產機械運動的控制過程中PLCD的應用較為廣泛，部分機械運動速度相對均勻，整個運動時間與行程關系較為明確。因為現場工作環境較為惡劣，在實際操作過程中受到各種振動等其他原因而導致系統誤動作的出現。如果在進行編程時，使用兩個內部定時器，并在PLC正常的發出信號時間內進行采樣，屏蔽掉其他時間段可能出現的各種錯誤信號，從根本上提升PLC輸入信號的科學性以及可靠性。

3 結束語

PLC系統本身可靠性相對較高時，對于控制系統的可靠性產生影響的因素主要是PLC接口的輸入元件和輸出執行元件，選用高質量的元器件以及成熟的技術，利用PLC內部各種軟元件，設計PLC控制系統的故障檢測程序以及診斷程序，避免出現輸出元件的錯誤動作，對較為重要的元件進行硬件以及軟件保護，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運行的可靠性以及安全性。

參考文獻

[1]石磊，陳亞娜.PLC控制系統的可靠性研究[J].機電產品開發與創新，2009，2：165-166+169.

[2]歐陽雄，寧振忠.PLC控制系統的可靠性設計研究[J].電子世界，2014，16：92.

[3]何繼賢.PLC控制系統的可靠性設計[J].電子制作，2014，3：204.

[4]邢思遠.PLC控制系統的可靠性設計與研究[J].科技創新導報，2014，22：57.