PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法

文章來源：本站原創(chuàng)  發(fā)布日期：2019/9/24

提高plc控制系統(tǒng)可靠性的六項(xiàng)措施將使您了解到三菱plc控制系統(tǒng)的一系列改進(jìn)措施，如適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度、適當(dāng)?shù)沫h(huán)境濕度、環(huán)境污染、合理的安裝接線、正確的接地等制作plc控制系統(tǒng)時(shí)的導(dǎo)線、安全保護(hù)節(jié)、必要的軟件措施等。小編為大家分享六條提高plc控制系統(tǒng)可靠性的措施。

PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法

PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法.png

一、適宜的工作環(huán)境

1。適宜的環(huán)境溫度

各廠家對(duì)plc的環(huán)境溫度有一定的規(guī)定。一般情況下，PLC允許的環(huán)境溫度在0-55攝氏度左右，因此在安裝時(shí)，不要將發(fā)熱量高的部件放在PLC下面，PLC周圍應(yīng)有足夠的通風(fēng)散熱空間，不要將PLC安裝在陽光充足的地方直接輻照或靠近加熱、加熱器、大功率電源等加熱裝置；如果控制柜溫度過高，安裝帶通風(fēng)百葉窗的PLC ZUI控制柜。高、風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)應(yīng)安裝在柜內(nèi)。

2。適宜的環(huán)境濕度

plc工作環(huán)境空氣的相對(duì)濕度一般小于85%，以保證plc的絕緣性能。濕度過大也會(huì)影響模擬輸入/輸出設(shè)備的精度。因此，plc不能安裝在露水、雨天的地方。

3。關(guān)注環(huán)境污染

在污染物（如灰塵、煙塵、鐵粉等）、腐朽蠟燭和易燃?xì)怏w較多的地方，特別是在易引起元器件和印刷電路板腐蝕的腐蝕性氣體較多的地方，不宜安裝PLC。如果只能安裝在這樣的地方，在溫度允許的情況下，可以關(guān)閉plc，也可以將plc安裝在氣密性較高的控制室內(nèi)，安裝空氣凈化裝置。

4。遠(yuǎn)離振動(dòng)和沖擊源

裝有可編程控制器的控制柜應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)和沖擊強(qiáng)烈的地方，特別是連續(xù)、頻繁振動(dòng)的地方。如有必要，可采取適當(dāng)措施，減少振動(dòng)和沖擊的影響，避免接線或插件松動(dòng)。

5。遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源

plc應(yīng)遠(yuǎn)離大功率晶閘管裝置、高頻設(shè)備和大功率設(shè)備等強(qiáng)干擾源。同時(shí)，plc還應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)和強(qiáng)輻射源，以及易產(chǎn)生強(qiáng)靜電的場(chǎng)所。

二。合理安裝接線

1。注意電力安裝

電源是干擾plc進(jìn)入的主要方式。plc系統(tǒng)中有兩種電源：外部電源和內(nèi)部電源。

外部電源是用來驅(qū)動(dòng)plc輸出設(shè)備（負(fù)載）并提供輸入信號(hào)的，也稱為用戶電源，同一plc外部電源可能有多種規(guī)格。外部電源的容量和性能由輸出裝置的輸入電路和plc決定。由于plc的i/o電路具有濾波和隔離功能，外部電源對(duì)plc的性能影響不大。因此，對(duì)外部電源的要求不高。

內(nèi)部電源是plc的工作電源，即plc內(nèi)部電路的工作電源。它的性能直接影響到plc的可靠性。因此，為了保證plc的正常工作，對(duì)內(nèi)部電源提出了更高的要求。plc內(nèi)部電源一般采用開關(guān)穩(wěn)壓電源或原邊帶帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。

在干擾大或可靠性要求高的情況下，采用帶屏蔽層的隔離變壓器為plc系統(tǒng)供電。LC濾波電路也可以在隔離變壓器的二次側(cè)串聯(lián)。同時(shí)，安裝時(shí)應(yīng)注意以下問題：

2）系統(tǒng)的電源線應(yīng)足夠厚，以減少大容量設(shè)備啟動(dòng)引起的線路電壓降。

3）PLC輸入回路采用外接直流電源時(shí)，ZUI應(yīng)采用穩(wěn)壓電源，以保證輸入信號(hào)正確。否則，plc可能接收到錯(cuò)誤的信號(hào)。

提高plc控制系統(tǒng)可靠性的六項(xiàng)措施

2。遠(yuǎn)離高壓

plc不能安裝在高壓和高壓電源線附近，更不能與高壓電器安裝在同一控制柜內(nèi)。在機(jī)柜內(nèi)，PLC應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線，且兩者之間的距離應(yīng)大于200mm。

三。合理布線

1）I/O線、電源線和其他控制線應(yīng)分開，并盡可能不在同一個(gè)插槽中布線。

2）交流線與直流線、輸入線與輸出線ZUI分離良好。

3）開關(guān)量I/O線ZUI與模擬量I/O線ZUI分開，傳輸模擬量信號(hào)的I/O線ZUI采用屏蔽線，屏蔽線屏蔽層一端接地。

4）PLC基本單元與擴(kuò)展單元之間的電纜傳輸信號(hào)小、頻率高，易受干擾，不能與其他線路同槽敷設(shè)。

5）PLC的I/O回路接線必須采用壓接端子或單絞線。不宜用多股絞合線直接與plc端子連接，否則容易產(chǎn)生火花。

6）與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)，雖然不是由PLC控制的感應(yīng)元件，但RC或二極管消弧電路也應(yīng)并聯(lián)。

三。正確接地

良好的接地是plc安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制干擾，PLC通常單獨(dú)接地，與其他設(shè)備一起使用自己的接地裝置，或使用公共接地，但圖6-37C所示的串聯(lián)接地方法是禁止的，因?yàn)檫@種接地方法會(huì)產(chǎn)生可編程邏輯控制器和設(shè)備。

PLC的接地線應(yīng)盡可能短，使接地點(diǎn)盡可能靠近PLC。同時(shí)接地電阻應(yīng)小于100，接地線截面應(yīng)大于2mm2。

另外，plc的cpu單元必須接地。使用I/O擴(kuò)展單元時(shí)，CPU單元應(yīng)與CPU單元共用一個(gè)接地體，任何單元的保護(hù)接地端對(duì)地電阻不應(yīng)大于100。

四、必要的安全防護(hù)環(huán)節(jié)

1。短路保護(hù)

當(dāng)plc的輸出設(shè)備短路時(shí)，為避免plc內(nèi)部輸出元件的損壞，在plc的外部輸出電路中應(yīng)裝設(shè)熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。zui很幸運(yùn)，保險(xiǎn)絲安裝在每個(gè)負(fù)載的電路中。

2。聯(lián)鎖及聯(lián)鎖措施

除了保證程序中電路的聯(lián)鎖關(guān)系外，在plc的外部接線中還應(yīng)采取硬件聯(lián)鎖措施，保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，如電動(dòng)機(jī)的正向和反向控制，以及正常的閉合接點(diǎn)。接觸器的KM1和KM2應(yīng)用于PLC外部的聯(lián)鎖。當(dāng)不同電機(jī)或電器之間有聯(lián)鎖要求時(shí)，左皓也在可編程邏輯控制器外進(jìn)行硬件聯(lián)鎖。利用plc外部硬件進(jìn)行聯(lián)鎖是plc控制系統(tǒng)中的一種常見做法。

三。失壓保護(hù)及緊急停車措施

plc外部負(fù)載的供電線路應(yīng)有失壓保護(hù)措施。當(dāng)臨時(shí)停電后恢復(fù)供電時(shí)，不按“啟動(dòng)”按鈕，可編程邏輯控制器的外部負(fù)載不能自行啟動(dòng)。這種連接方式的另一個(gè)功能是，在特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“停止”按鈕可切斷負(fù)載電源，與PLC無關(guān)。

有時(shí)硬件措施不一定能完全消除干擾的影響，而采用一定的軟件措施配合，對(duì)提高plc控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

1。消除開關(guān)量輸入信號(hào)抖動(dòng)

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)某些開關(guān)的輸入信號(hào)接通時(shí)，由于外界干擾，會(huì)出現(xiàn)開關(guān)時(shí)間的“抖動(dòng)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不會(huì)因?yàn)槔^電器的電磁慣性而對(duì)繼電器系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但在plc系統(tǒng)中，由于plc的掃描速度快，掃描周期比實(shí)際的繼電器運(yùn)行時(shí)間短得多，因此可以通過plc檢測(cè)到抖動(dòng)信號(hào)，從而引起系統(tǒng)的故障。g錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須對(duì)一些“抖動(dòng)”信號(hào)進(jìn)行處理。

輸入信號(hào)抖動(dòng)的影響及其消除

a）抖動(dòng)現(xiàn)象的影響b）消除抖動(dòng)的方法

2。故障檢測(cè)與診斷

plc可靠性高，具有完善的自診斷功能。如果plc發(fā)生故障，通過自診斷程序可以很容易地找出故障原因，排除故障后恢復(fù)正常工作。

大量工程實(shí)踐表明，plc外部輸入輸出設(shè)備的故障率遠(yuǎn)高于plc本身，當(dāng)這些設(shè)備發(fā)生故障后，plc無法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，這可能會(huì)使故障擴(kuò)大，直至出現(xiàn)大功率保護(hù)裝置。行為，有時(shí)甚至導(dǎo)致設(shè)備和人身事故。停機(jī)后發(fā)現(xiàn)故障要花很多時(shí)間。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，使plc在事故發(fā)生前自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警。為了方便地查找故障，提高維修效率，可利用plc程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

現(xiàn)代plc擁有大量的軟件資源，如fx2n系列plc具有上千個(gè)輔助繼電器、上百個(gè)點(diǎn)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，具有相當(dāng)?shù)脑６取＿@些資源可用于故障檢測(cè)。

（1）機(jī)械設(shè)備每一步的超時(shí)檢測(cè)所需時(shí)間一般是恒定的，即使變化不大，也可以作為參考，當(dāng)PLC發(fā)出輸出信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的外部執(zhí)行器開始工作時(shí)，定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間r整定值高于正常情況。持續(xù)了大約20%的時(shí)間。例如，如果執(zhí)行器（如電機(jī)）在正常條件下運(yùn)行50秒，其驅(qū)動(dòng)部件使限位開關(guān)動(dòng)作并發(fā)出動(dòng)作結(jié)束信號(hào)。如果執(zhí)行器的動(dòng)作時(shí)間超過60秒（即相應(yīng)定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間），則可編程邏輯控制器尚未收到動(dòng)作結(jié)束信號(hào)。由定時(shí)器延時(shí)連接的常開觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)。該信號(hào)停止正常循環(huán)程序，啟動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速辨別。對(duì)故障類型，及時(shí)采取措施排除故障。

（2）在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)與內(nèi)部信號(hào)（如輔助繼電器的狀態(tài)）有一定的關(guān)系。如果邏輯信號(hào)異常，則表示有故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系。異常邏輯關(guān)系一旦處于開啟狀態(tài)，就應(yīng)視為故障。例如，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中，連續(xù)有兩個(gè)限位開關(guān)。這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)打開。如果同時(shí)打開，則表示至少有一個(gè)限位開關(guān)卡住，應(yīng)停止進(jìn)行處理。

三。預(yù)測(cè)干擾的消除

一些擾動(dòng)是可以預(yù)測(cè)的。例如，plc的輸出指令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如大功率電機(jī)、電磁鐵）動(dòng)作，經(jīng)常伴隨著火花、電弧等干擾信號(hào)，可能導(dǎo)致plc接收到錯(cuò)誤的信息。在這些干擾容易發(fā)生的時(shí)間段內(nèi)，可編程邏輯控制器的一些輸入信號(hào)被軟件阻斷，然后在干擾容易發(fā)生的時(shí)間段后解除封鎖。

6。使用冗余或熱備用系統(tǒng)

一些控制系統(tǒng)（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求非常高的可靠性。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障，停機(jī)或設(shè)備損壞將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，只有提高plc控制系統(tǒng)本身的可靠性，才能滿足要求。在要求高可靠性的大型系統(tǒng)中，通常采用冗余系統(tǒng)或熱備系統(tǒng)來有效地解決上述問題。

1。冗余系統(tǒng)

所謂冗余系統(tǒng)，是指系統(tǒng)中存在冗余部件，系統(tǒng)在沒有冗余部件的情況下工作，但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，冗余部件可以立即替換故障部件，使系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。冗余系統(tǒng)通常由兩套相同的硬件組成，它們是控制系統(tǒng)中zui的重要組成部分（如cpu模塊）。當(dāng)一組系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它立即被另一組系統(tǒng)控制。是否使用兩組相同的I/O模塊取決于系統(tǒng)的可靠性要求。

兩組CPU模塊與同一程序并行工作。一個(gè)是主CPU模塊，另一個(gè)是備用CPU模塊。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，禁止備用CPU模塊輸出，主CPU模塊控制系統(tǒng)工作。同時(shí)，主cpu模塊通過冗余處理單元（rpu）同步刷新備用cpu模塊的i/o圖像寄存器和其它寄存器。當(dāng)主CPU模塊發(fā)出故障信息時(shí)，RPU在1到3個(gè)掃描周期內(nèi)將控制功能切換到備用CPU。i/o系統(tǒng)的切換也由rpu完成。

a）冗余系統(tǒng)b）熱備用系統(tǒng)

2。熱備用系統(tǒng)

熱備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比冗余系統(tǒng)簡(jiǎn)單。雖然有兩個(gè)cpu模塊同時(shí)運(yùn)行一個(gè)程序，但沒有冗余的處理單元rpu。系統(tǒng)中兩個(gè)cpu模塊的切換是通過主cpu模塊和備用cpu模塊之間的通信端口來完成的。兩套CPU通過通信接口連接。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，主CPU通知備用CPU并實(shí)現(xiàn)切換。切換過程通常很慢。

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