PLC控制系统的可靠性设计

摘要：PLC控制是工业领域经常使用的一种控制方式，其最基本的要求就是可靠性强。要想从实践中提高PLC的可靠性，一般都不是从某一个方面实施，而是多种方法并用，通过相互完善、相互补充，最终提高整个PLC控制系统的可靠性。PLC控制系统包括硬件和软件，就其可靠性而言，硬件上的可靠性主动性要更强一些，而软件的可靠性多处于被动状态，所以在提升可靠性时，需要从软件和硬件两个方面进行。本文主要对如何提升PLC控制系统的可靠性做出可行性分析，希望能够对人们的实际操作提供指导意见。

关键词：可靠性；PLC控制系统；设计

PLC，即可编程控制器，在控制过程中结合了微处理器的运行优势，达到控制线路各种状态的目的。由于PLC具有能耗低、使用维护方便等基本特征，在工业领域的使用范围很广。但是正是因为应用在工业领域，所以对于PLC控制系统的可靠性能要求是比较高的，所以在现有的基础上提高其稳定可靠性十分重要。

一、影响PLC控制系统的可靠性设计因素分析

随着科技的发展，工业经济体制方面的变化也是很大的，所以人们对于PLC的控制要求也在不断的提升。为了满足人们对自动化控制程度的需求，提出使用微处理器来设计PLC软件控制系统，以保证即使外界环境十分恶劣，PLC依然能够正常使用。PLC控制系统不仅需要考虑控制需求，当系统故障时，还要进行数据的备份会提供其他应急措施。

而实际环境中，PLC控制系统造成影响的元素比较多，PLC不仅会收到自身因素影响，外界环境对其影响更大，例如环境温度、周边是否存在电磁场，线路中的电源和信号线都会对其运行产生影响。而根据我们的统计，目前对PLC影响最大的因素要数辐射电磁场干扰，这也是最常见的一种干扰方式，这种干扰方式对设备的损害程度也是很高的，特别是由于大功率用电设备供电时线路阻抗耦合形成的电源干扰。而PLC对于自身的影响主要在于接地系统混乱造成的干扰、由于PLC造成的信号线干扰或者执行机构问题造成的干扰。

二、在PLC控制系统中的可靠性设计

（一）软件技术和硬件技术符合标准

在PLC硬件电路设计时，就要考虑到干扰因素造成的影响，所以要选择技术成熟、可靠的元器件，包括PLC本身也需要达到一定的需求。由于PLC控制系统一般应用于工业领域。一旦安装完成，要对线路做出更改花费的代价是比较大的，所以设计人员在设计过程中要结合系统的使用环境，在系统设计时尽量使用比较成熟的技术，预想所有可能在运行中遇到的问题，并做好问题的预防性措施，避免在实际使用过程中造成系统质量不达标，还需花费大量的人力和物力对其进行维护。

除此之外，为了防止硬件系统对控制产生影响，在进行配件的选择时要考虑到实际使用，除了满足基本的控制需求之外还要考虑到元器件受到外界环境的影响程度、元器件的制造技术等各个方面，以提高硬件系统的可靠性。根据数据统计，每年报废的PLC控制系统中，超过半数是由于硬件系统质量不达标，由此可以看出硬件对于整个系统的稳定性是十分重要的。但是在元器件原则时，也不必选择性能过于强大的元器件，最重要的是结合实际使用需求，只需选择适合控制需求的元器件即可。

（二）PLC控制系统故障的检测

为了保证系统的正常运行，还需设计故障检测程序，对PLC控制系统的运行状态进行实时检测，当发现系统运行故障时可立即采取相应的问题解决措施，降低系统故障的影响范围。故障检测程序也分为硬件部分和系统部分，硬件部分即为监控各硬件的运行是否正常，硬件控制需求是否达到；软件部分即为对程序的逻辑的错误进行检测。在硬件检测时，要求控制系统能够在预期的时间内完成控制目的，当控制时间超过预期范围内时，可根据超出限度对用户提出警告，让工作人员能够及时发现这一问题，找出系统控制不正常的原因，并对其进行解决。而逻辑控制主要是以对比的方式完成的，首先系统会将PLC控制系统的运行信息记下来，这些信息中就包括有PLC的逻辑顺序，当PLC在以后的运行过程中产生不同逻辑顺序时，即说明PLC的逻辑可能出现问题，这时系统就会提出告警显示，提醒工作人员查询逻辑不正常的原因，以便及时解决问题，避免造成更大的影响，造成PLC控制系统可靠性的降低。

（三）PLC内部的定时器的应用

在PLC控制系统运行时，程序都是按照预设定好的进程运行一般都会在在规定的时间内完成控制。但是这一控制也会受到外界因素的影响，例如外部震动过大时会导致错误信息的传递，这类外部信号的干扰会直接影响到PLC的运行。为了降低外界信號对控制过程产生比较大的影响，可使用定时器规定控制时间。对于某些程序，可以设定好其运行时间，到时间之后程序自动运行，这时即使外界传来干扰信号，系统收到定时器的信号之后就可直接屏蔽这部分干扰，只需按照程序执行定时器信号即可。

（四）对于PLC控制系统中的软件和硬件的冗余进行合理的配置

在进行PLC控制系统设计时，考虑到控制系统的额外的控制需求，会在软件和硬件部分设计一些冗余，其主要目的还是为了提升控制系统的稳定性需求，保证其可靠性。一些小的控制系统中，冗余的效果不是很明显，但是当系统的规模比较大时，这些冗余就显得尤为重要，如何合理的配置这些冗余十分重要。在对系统的冗余进行设计时，应至少保证系统在完全运行的情况下保证有百分之十五的冗余。而且根据不同的运行环境，系统的冗余也应有不同的侧重点，具体表现在结合实际的运行环境对冗余进行适当的增删，只要在预期范围内能够保证控制系统的正常运行即可。

三、结论

总的来说，PLC的控制时比较复杂的，要想保证系统的可靠性，必须考虑多方面的因素。除了设计过程要满足相应的需求之外，还要结合系统的实际控制环境。对系统进行补充设计，对于系统可能发生的问题，也要做好预防措施，并设计好故障方案，以便在问题发生时能够快速的解决。此外，由于PLC控制系统具有一定的特殊性，不同场合的控制需求有可能存在很多的差别，所以具体的控制要结合实际情况进行研究，才能取得比较好的控制效果。

参考文献：

[1]欧阳雄，宁振忠.PLC控制系统的可靠性设计研究[J].电子世界，2014（16）.

[2]刘佳奇.浅析PLC控制系统的可靠性设计[J].中国科技投资，2016（16）.

[3]李志军.PLC控制系统可靠性的设计探讨[J].南方农机，2017，48（4）.

作者简介：王琨（1995），男，汉族，海南琼海人，学生，当前职称：大学生。