硅谷杂志：提高PLC控制系统稳定性的探究 |
| 2012-07-06 10:37 作者：冯学香 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网讯 （原文载于《硅谷》杂志1月下）PLC控制性能可靠、体积小、功能强、用途广而且能够适应现场工厂生产环境，在工业领域中得到了广泛的应用，PLC控制系统的稳定性直接关系到整个生产效率和设备安全，只要其中某一环节出问题都将导致停产，因而探究PLC控制系统的稳定性对企业生产自动控制有着重要的作用。
可编程序控制器（以下简称PLC）是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器控制相结合的产物。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，比一般计算机具有更强的与工业生产相连接的输入输出接口，成为自动化控制系统的基本装置。对于提高PLC控制系统稳定性的措施有了更严格的要求。
1PLC控制系统的安全设计方法
作为一个系统来说，PLC的运行是相对安全、可靠的，系统安全设计要充分利用PLC的功能特点，使PLC的运行能真正达到安全、可靠。1）硬件保护。主要包括：硬联锁保护和急停保护等。2）软件保护。主要包括：程序上联锁保护、限时保护和自检保护等。PLC是利用存储程序对设备进行控制，用存储的程序进行安装保护，也可以使其只执行正确的操作，而拒绝执行错误的命令。
2影响PLC控制系统稳定性的主要原因
PLC控制系统平均无故障时间可达3~5万小时，据统计，90%的故障现象发生在外围设备中，只有10%左右的故障发生在PLC控制器中。因此整个PLC控制系统的稳定性，一定程度上主要取决于PLC的外围设备。如何提高PLC控制系统的可靠性进行一些探讨。
2.1影响输入信号给PLC出错的主要因素
1）由于传输信号线短路或断路，或者信号干扰，当传输信号线出现故障时，输入信号无法传送给PLC控制系统，不能实时测得现场的实际信号，给系统控制造成一定的故障点。
2）点抖动，输入触点实际只闭合一次，PLC控制系统错误的认为闭合了多次，尽管硬件上加了滤波电路，软件增加微分指令，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，造成控制错误。
3）现场变送器，机械开关自身故障，如变送器触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大，这些故障会造成PLC控制系统不稳定。
2.2影响电气执行部分出错的主要原因
1）控制负载的接触动作不稳定，尽管PLC发出了动作指令，但执行机构并没完全按要求动作。如果输入给PLC的开关量信号出现错误，活在模拟量信号出现较大偏差，现场PLC输出口控制的执行机构会安装错苏的信号执行动作，都会产生输出和执行相差偏差较大。
2）变频器起动，由于变频器本身故障，变频器所带电机并没按相应要求工作。
3）电动阀、电磁阀出现故障，不能按照PLC输出控制要求动作，以及阀的开关到位信号，给整个控制系统的稳定性造成了不利影响。
3在实际应用中提高PLC自动控制系统稳定性往往从以下几方面来考虑
1）提高对PLC系统输入信号稳定性。要提高从现场输入给PLC信号的稳定性，首先要选择可靠性较高的变送器和现场设备执行元件，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。信号电缆要和动力电缆隔开，防止信号干扰。造成错误传输，另外在程序设计上增加数字滤波程序，增加输入信号的可靠性。同时要选择可靠性较高的变送器和执行机构。
2）提高电气执行部分的可靠性。当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过电气执行部分对现场执行机构装置进行调节、控制。当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置一定的延时时间，经过延时检测开到位或关到位检测信号，当PLC系统在规定时间内检测不到时，说明阀没有动作，或者阀有故障，为了直观的表述阀的故障现象可在一些相应的监控画面上做出阀故障报警信号。
3）数据和程序的保护。一般PLC控制系统都采用锂电池支持的RAM来存储用户的应用程序，一支电池的寿命为5年左右，用完后部分应用程序数据将丢失。因此一些重要的数据程序应常采用存储卡来存储用户的应用程序。将更新程序及技术资料作为存档保存起来，做好程序备份，以便以后用到。
4）完善故障报警系统。要提高整个PLC控制系统的可靠性和可靠性，必须提高现场输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC控制系统应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障隐患，事PLC控制系统安全、可靠、正确地运行，设计完善的故障报警系统。在自动控制系统的设计中设计了3级故障显示报警系统，其中1级报警设置在控制现场各控制柜面板上，用指示灯指示设备正常运行状况和故障显示情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，否则指示灯不显示，2级报警故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当PLC控制系统控制的设备出现故障时，将会有文字显示其设备故障类型，工艺流程图上对应的设备会闪烁，历史数据世间表中将记录该设备故障。3级报警故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示给工作人员，以便工作人员及时处理故障，达到设备运行的稳定性能。
4PLC控制系统可靠性的管理
4.1对人员的管理
人是一切设备元件的执行者，PLC控制系统的稳定性很大程度上取决于人为因素。随着现代科技的发展，自动化程度的不断提高。这将对设备现场维护工作人员的素质提出更高更新的要求。工作人员不仅要熟悉设备运行情况、检修、点检、规划和设计等；而且还要懂得计算机知识，以及具有一定操作技术水平。因此，必须从设备维护人员的培训力度、培训方式和培训内容等方面着手。不断提高设备工作人员的业务素质和操作技术水平，才能确保设备运行稳定。
4.2维护管理
后期的维护管理工作对提高PLC控制系统的可靠性具有很大的作用，维护设备主要部件：供电电源，外部环境、信号干扰、安装状态、电源（Ps）、中央处理单元（CPU）、信号模板（SM）及现场元件输人、输出中间继电器等外围设备动作等。
5结束语
PLC控制系统的可靠性设计在实际系统设计中占有重要地位，在实际设计中只有根据现场生产实际应用系统的具体特点和应用环境的具体条件，灵活地选择行之有效的可靠性设计技术，只有全面、科学合理地考虑系统的软件和硬件设计，从总体上提高系统的抗干扰能力和稳定性，切实提高PLC控制系统的稳定性。（《硅谷》杂志 冯学香）
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