浅析PLC控制系统在连续退火机组的稳定性

罗冉杰

（太钢集团公司，山西 太原 030024）

可编程控制器（PLC）是以微处理器技术为基础，综合计算机技术和自动控制技术发展起来的一种新型工业控制器。因其具有通用性好、实用性强、抗干扰能力强、可靠性高、编程简单、性能价格比高等特点，在工业控制领域得到越来越广泛应用。

连续退火机组是指钢带在不间断的情况下连续通过加热炉体进行工艺结晶。一旦出现故障机组停止运行，无论是1 s，还是1 min，还是1 h，炉内的钢带都将全部报废，给企业带来巨大的经济损失，所以，PLC控制系统在连续退火机组的生产过程中稳定性就显得尤为重要。

1 PLC控制系统稳定性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但是影响其整体系统的稳定性的原因仍然有很多。

1.1 施工建设与安装环境的原因

（1）接地系统混淆，造成PLC控制系统出错导致莫名死机。主要是因为没有将PLC控制的接地系统与动力电网的接地系统进行分离。在连续退火机组运行初期，PLC控制系统经常出现莫名其妙的死机，后经过仔细检查才发现错将PLC控制系统的接地接在了动力电网的接地系统上，造成了故障的发生。

（2）PLC的安装环境对于系统的稳定性也很关键。温度要求在0～55℃，空气相对湿度在5%～85%，避免有较浓的粉尘和腐蚀性气体及烟雾，以免造成电源和模板损坏。

（3）通讯与控制电缆的敷设摆放必须与动力电缆分离，最好有单独的桥架或者穿镀锌管，防止电磁及辐射干扰。

1.2 输入采样与输出执行机构的原因

（1）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。

（2）点抖动，现场触点虽然只闭合一次，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。

（3）现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良。变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

（4）控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。

（5）控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。

（6）各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位。由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。

1.3 控制程序编写不严谨

（1）未对组织块进行编程或者编程错误，造成PLC自身错误检测和处理能力下降，导致死机。

（2）逻辑程序编写不严谨，造成程序死循环的出现，导致死机。

（3）故障报警系统制作不完善、分类不清、层次不明、主次不分等。

2 PLC控制系统稳定性的解决方案

连续退火机组在初期运行时，每年因PLC系统故障造成的故障时间占总故障时间的48%。经过几年来的不断摸索与改进，现阶段因PLC系统故障造成的故障时间占总故障时间的5%。现将一些改进的措施与方法与大家共同探讨。

（1）将PLC控制系统的接地与动力电网的接地彻底分离，并严格检查公共点和接地点。PLC系统接地的基本原则是单点接地，与其他设备分离，并应使用专用的PLC接地线。PLC接地系统的完善可避免许多不明原因的故障发生。

（2）将PLC系统控制柜放置在宽敞、通气性好、无腐蚀性气体和雾气的地方，最好配置空调，提供一个恒定的环境。

（3）所有的通讯电缆和控制电缆都使用单独的桥架，并且保证与动力电缆的桥架距离要大于0.3 m，以避免发生电磁和辐射干扰。在具有大功率电机和电加热控制器的地方，最好穿镀锌管。

（4）输入、输出电路的保护。一方面要保证按钮、开关、行程开关的质量；另一方面，应在直流感性元件两端并联续流二极管，对交流感性元件两端应并联阻容吸收电路。这样做是为了防止在电感性输入或输出电路断开时，产生很高的感应电势或者浪涌电流对PLC输入、输出端点及内部电源形成冲击。

（5）对于重要的输入、输出点采用双点双出的方法，以保证其稳定可靠，即两个输入点在外部并联输入，或两个输出点在外部并联输出。

（6）在程序调试时，模拟实验各种组织块的功能，并加以完善（OB82、OB83、OB85、OB86 等）。

（7）在用户程序编辑和调试时，要利用计时器过滤为输入信号，要增加锁定逻辑提高系统对设备故障的判断能力，要增加互锁逻辑防止误操作发生。

（8）设计完善的故障报警功能。故障报警功能要做到主次清晰、分类明确、层次合理。当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应设备要闪烁，历史事件表要记录清晰。对于故障要区分等级，对应的采取声光、光电、警报等类型以达到提示的作用。

3 结束语

PLC控制系统的稳定性不单单只取决于其本身可靠性，与其周边设备的质量，硬件的安装，软件的设计有着很大的关系，所以一个大型控制系统要保证其稳定性，要综合各方面因素去考虑。

上述各种改进方式，有些是在系统的安装调试时采用的，有些是在以后的使用过程中根据机组的实际生产情况作出的改进。经过几年的运行，证明这些方法的采用对保证系统的稳定性是行之有效的。