淺談PLC系統的可靠性設計

徐建藝（曲阜師范大學　工學院,山東　日照　276826）

淺談PLC系統的可靠性設計

徐建藝
（曲阜師范大學工學院,山東日照276826）

摘要：PLC系統被廣泛應用到各種大型生產中，作為一種自動化控制技術，其應用前景巨大。但是PLC的實際應用中為了保證系統可靠，卻也面臨著諸多的問題；必須要結合相關影響PLC系統穩定性的因素，去探討解決對策從而進一步的提升PLC可靠性、穩定性使其能夠更多地地方得到良好應用。

關鍵詞：系統可靠性；PLC系統；PLC設計；系統干擾

0　前言

PLC其實本就是為了工業生產設計的控制裝置，本身已近針對工業生產的環境進行了抗干擾的設計研究，在一般情況下已經具備了相當的抗干擾能力。但是由于現代化生產大型化、準確化、高效化的要求，以及某些特殊生產環境的影響都要求PLC要具備更強的抗干擾能力，從而能夠更便捷的在各種惡劣情況下使用。所以針對PLC可能還存在的一些抗干擾能力不足的方面就需要進行更多的研究和探討，本文就針對相關的影響因素簡要的探討了一些干擾的應對策略。

1　PLC系統的可靠性探討

1.1電流對PLC的影響

由于PLC需要使用大量的傳感器設備，很多傳感器對于電流的敏感程度較大，所以過大電流可能就會對設備造成影響影響數據傳輸的準確性。

1.2硬件系統的受干擾

PLC硬件的可靠性對于PLC使用而言有著重要的影響，不同的傳感設備，不同的輸入輸出設備的可靠性都直接影響著整個PLC系統的穩定和可靠性，所以要提高PLC的可靠性，硬件相關問題也必須要進行控制。

1.3軟件系統的受干擾性

PLC的運用硬件和軟件部分缺一不可。系統的穩定運行是離不開軟件系統部分的，所以軟件系統的可靠性對于PLC整體的穩定性影響時巨大的。同時系統不可能是完美無缺的，多少存在一些錯誤，如何進行錯誤的完善，如何更加有效的處理數據，都是提高PLC可靠性需要考慮的。

2　可能存在的影響PLC可靠性因素

2.1漏電流和沖擊電流

一般漏電流問題主要存在于一些輸入輸出設備，比如當使用雙線式傳感器，如光電傳感器、

接近開關或帶氖燈的限位開關等作為輸入裝置與PLC連接時，由于這些元件在關斷時有較大的漏電流，一旦有漏電流可能導致信號的錯誤輸出或者輸入，導致設備的錯誤操作，有一定的安全風險。而PLC中往往會使用到一些晶體管和雙向可控硅元器件，沖擊電流也會對這些元器件造成損壞。

2.2電磁兼容性影響

（1）輸入輸出通道。由于PLC設備內部受到一定保護所以在一些輸入輸出的接口部分，傳輸設備部分就更容易受到干擾。在一些電磁傳輸部分，一旦抗干擾的問題不能高效的解決就有可能導致PLC的不穩定進一步的影響到可靠性。

（2）電源。電源直接關系著所有設備的正常運行，但是電源同樣屬于電磁設備可能會受到一些電磁干擾的影響，所以一般來說電源的可靠性受到是否使用隔離變壓器，是否使用了濾波器，是否應用分離供電有關系。

（3）排線。由于I/O傳輸線路很容易受到電磁干擾，所以如果不正確處理排線很容易導致數據傳輸的錯誤，甚至由于傳輸電流大小的原因都會導致數據傳輸的錯誤影響系統的穩定性。

2.3軟件系統影響

（1）信號處理。軟件系統接收數據的能力，處理數據的能力，都對PLC的可靠性產生影響，因為所有的傳感數據，所有的控制動作最終都是通過系統的數據處理以后進行控制的。

（2）軟件錯誤于故障。軟件直接影響了系統的運行，出現故障時的處理能力也是需要重點進行關注的。系統不能夠在出現故障問題時及時的進行處理和報警，必然會影響到所控制生產的進度，降低PLC系統的實用性。

3　如何提高抗干擾能力提高PLC系統的可靠性

3.1漏電流和沖擊電流的處理

首先是漏電流的處理，一般來說分為輸入部分的漏電流處理與輸出部分的漏電流處理。漏電流小于13毫安時一般沒有問題；如果大于13毫安為防止信號錯誤接通的發生，還是需要在相應輸入端并聯一個瀉放電阻以此來減小阻抗。而為了防止輸出端漏電流導致誤動作的發生就可以在輸出負載兩端并聯旁路電阻，從而避免錯誤發生。

對于晶體管和雙向可控硅元器件的沖擊電流保護1就必須要考慮安全性，反復通斷電動機等沖擊電流大的負載時，負載的沖擊電流應小于沖擊電流耐量值的50%。一般可以通過串聯法和并連法來減小、避免沖擊電流的破壞。

3.2電磁兼容性的考慮

絕緣的輸入輸出信號和內部回路比非絕緣的抗干擾性能好；無觸點輸出比有觸點輸出產生的干擾小。從抗干擾的角度考慮，在干擾大的場合和安裝在控制對象側的I/O模塊并且保證該模塊具備一定的絕緣性能。要保證電源的可靠性就必須要使用隔離變壓器來有效抑制電網和大地中的噪聲，同時可以考慮使用濾波變壓器通過兩種變壓器的有效組合來保證電源的可靠性，且可使用分離式供電的方式或者UPS來保證供電穩定。一定要避免I/O傳輸線路與其它控制線路布線在統一電纜，要保證不同線纜之間的距離。各接線架是平行的，則各接線架之間至少相隔三百毫米。三十米以上的長距離配線時，輸入信號與輸出信號分別使用各自的電纜。

3.3軟件系統抗干擾能力的提升

對于軟件系統而言首先需要進行數字濾波的處理，通過數字方法來進行濾波獲得有效的數據，提高傳輸的效果；一般使用“平均值濾波法”、“中間值濾波法”以及“慣性濾波法”具體不同的方法應該根據實際干擾信號的情況進行選擇使用。必須要使用軟件容錯技術來保證系統運行的穩定可靠；同時PLC外接的輸入、輸出元器件如限位開關、電磁閥、接觸器等引起的故障較常見。要通過一些時間檢測、邏輯檢測等方法來判斷設備運行是否有故障，及時進行分析和處理，保證所有設備運行的安全可靠。在必要時可以設置兩臺PLC同時進行工作，所有的數據都同時傳輸到兩臺PLC上，一臺為活躍設備操作設備另一臺備用，一旦其中某一臺設備發生故障另一臺就啟用，確保生產運行始終可靠穩定。

4　結束語

PLC雖然應用越來越廣泛，但是其抗干擾的問題也必須要得到關注。畢竟PLC實現的是自動化控制，必須要可靠才能夠真正起到應有的實用效果。未來還必須要針對PLC的一些實際使用環境進行更多的抗干擾研究探討，進一步推動這樣一種技術的推廣。

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