浅谈PLC系统的可靠性设计

2015-03-16徐建艺曲阜师范大学工学院山东日照276826

山东工业技术 2015年1期

徐建艺（曲阜师范大学　工学院,山东　日照　276826）

浅谈PLC系统的可靠性设计

徐建艺
（曲阜师范大学工学院,山东日照276826）

摘要：PLC系统被广泛应用到各种大型生产中，作为一种自动化控制技术，其应用前景巨大。但是PLC的实际应用中为了保证系统可靠，却也面临着诸多的问题；必须要结合相关影响PLC系统稳定性的因素，去探讨解决对策从而进一步的提升PLC可靠性、稳定性使其能够更多地地方得到良好应用。

关键词：系统可靠性；PLC系统；PLC设计；系统干扰

0　前言

PLC其实本就是为了工业生产设计的控制装置，本身已近针对工业生产的环境进行了抗干扰的设计研究，在一般情况下已经具备了相当的抗干扰能力。但是由于现代化生产大型化、准确化、高效化的要求，以及某些特殊生产环境的影响都要求PLC要具备更强的抗干扰能力，从而能够更便捷的在各种恶劣情况下使用。所以针对PLC可能还存在的一些抗干扰能力不足的方面就需要进行更多的研究和探讨，本文就针对相关的影响因素简要的探讨了一些干扰的应对策略。

1　PLC系统的可靠性探讨

1.1电流对PLC的影响

由于PLC需要使用大量的传感器设备，很多传感器对于电流的敏感程度较大，所以过大电流可能就会对设备造成影响影响数据传输的准确性。

1.2硬件系统的受干扰

PLC硬件的可靠性对于PLC使用而言有着重要的影响，不同的传感设备，不同的输入输出设备的可靠性都直接影响着整个PLC系统的稳定和可靠性，所以要提高PLC的可靠性，硬件相关问题也必须要进行控制。

1.3软件系统的受干扰性

PLC的运用硬件和软件部分缺一不可。系统的稳定运行是离不开软件系统部分的，所以软件系统的可靠性对于PLC整体的稳定性影响时巨大的。同时系统不可能是完美无缺的，多少存在一些错误，如何进行错误的完善，如何更加有效的处理数据，都是提高PLC可靠性需要考虑的。

2　可能存在的影响PLC可靠性因素

2.1漏电流和冲击电流

一般漏电流问题主要存在于一些输入输出设备，比如当使用双线式传感器，如光电传感器、

接近开关或带氖灯的限位开关等作为输入装置与PLC连接时，由于这些元件在关断时有较大的漏电流，一旦有漏电流可能导致信号的错误输出或者输入，导致设备的错误操作，有一定的安全风险。而PLC中往往会使用到一些晶体管和双向可控硅元器件，冲击电流也会对这些元器件造成损坏。

2.2电磁兼容性影响

（1）输入输出通道。由于PLC设备内部受到一定保护所以在一些输入输出的接口部分，传输设备部分就更容易受到干扰。在一些电磁传输部分，一旦抗干扰的问题不能高效的解决就有可能导致PLC的不稳定进一步的影响到可靠性。

（2）电源。电源直接关系着所有设备的正常运行，但是电源同样属于电磁设备可能会受到一些电磁干扰的影响，所以一般来说电源的可靠性受到是否使用隔离变压器，是否使用了滤波器，是否应用分离供电有关系。

（3）排线。由于I/O传输线路很容易受到电磁干扰，所以如果不正确处理排线很容易导致数据传输的错误，甚至由于传输电流大小的原因都会导致数据传输的错误影响系统的稳定性。

2.3软件系统影响

（1）信号处理。软件系统接收数据的能力，处理数据的能力，都对PLC的可靠性产生影响，因为所有的传感数据，所有的控制动作最终都是通过系统的数据处理以后进行控制的。

（2）软件错误于故障。软件直接影响了系统的运行，出现故障时的处理能力也是需要重点进行关注的。系统不能够在出现故障问题时及时的进行处理和报警，必然会影响到所控制生产的进度，降低PLC系统的实用性。

3　如何提高抗干扰能力提高PLC系统的可靠性

3.1漏电流和冲击电流的处理

首先是漏电流的处理，一般来说分为输入部分的漏电流处理与输出部分的漏电流处理。漏电流小于13毫安时一般没有问题；如果大于13毫安为防止信号错误接通的发生，还是需要在相应输入端并联一个泻放电阻以此来减小阻抗。而为了防止输出端漏电流导致误动作的发生就可以在输出负载两端并联旁路电阻，从而避免错误发生。

对于晶体管和双向可控硅元器件的冲击电流保护1就必须要考虑安全性，反复通断电动机等冲击电流大的负载时，负载的冲击电流应小于冲击电流耐量值的50%。一般可以通过串联法和并连法来减小、避免冲击电流的破坏。

3.2电磁兼容性的考虑

绝缘的输入输出信号和内部回路比非绝缘的抗干扰性能好；无触点输出比有触点输出产生的干扰小。从抗干扰的角度考虑，在干扰大的场合和安装在控制对象侧的I/O模块并且保证该模块具备一定的绝缘性能。要保证电源的可靠性就必须要使用隔离变压器来有效抑制电网和大地中的噪声，同时可以考虑使用滤波变压器通过两种变压器的有效组合来保证电源的可靠性，且可使用分离式供电的方式或者UPS来保证供电稳定。一定要避免I/O传输线路与其它控制线路布线在统一电缆，要保证不同线缆之间的距离。各接线架是平行的，则各接线架之间至少相隔三百毫米。三十米以上的长距离配线时，输入信号与输出信号分别使用各自的电缆。

3.3软件系统抗干扰能力的提升

对于软件系统而言首先需要进行数字滤波的处理，通过数字方法来进行滤波获得有效的数据，提高传输的效果；一般使用“平均值滤波法”、“中间值滤波法”以及“惯性滤波法”具体不同的方法应该根据实际干扰信号的情况进行选择使用。必须要使用软件容错技术来保证系统运行的稳定可靠；同时PLC外接的输入、输出元器件如限位开关、电磁阀、接触器等引起的故障较常见。要通过一些时间检测、逻辑检测等方法来判断设备运行是否有故障，及时进行分析和处理，保证所有设备运行的安全可靠。在必要时可以设置两台PLC同时进行工作，所有的数据都同时传输到两台PLC上，一台为活跃设备操作设备另一台备用，一旦其中某一台设备发生故障另一台就启用，确保生产运行始终可靠稳定。