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1、提高PLC控制系统可靠性的方法摘要：本文对提高PLC控制系统的可靠性进行了一些探讨，是作者在对PLC的使用过程中发现的一些对改进控制系统可靠性有用的方法。在本篇论文中，着重阐述了可编程序控制器所处的工作环境、具体接地方式及其控制系统中存在的实际输入电路和相应的输出电路等多样化方面，并据此提出建设性的相关方法及其相应的改进措施。关键词：PLC控制系统；可靠性；抗干扰；软件程序。前言实际上，对于可编程序控制器而言，其主要基于程序控制器及其相应的微机控制领域，将两者彼此之间进行紧密结合，从而形成全新的自动化控制系统。通过利用PLC，针对各式各样的系统设备，进行严密的控制，将能远远优于单个仪器在实际工
2、作过程中的可靠性。但由于PLC本身是由电子元件构成，其输入、输出电路控制电压低、容量小，所以，整个PLC控制系统的可靠性，在很大程度上，都会受到诸多外围设备的实际影响，例如：正常安装环境、行程开关、继电器和电磁阀等的特点，如果其外围设备性能不稳定，将会使PLC的可靠性降低，影响设备的正常运行。另外，通过编写一个带有监控功能的软件程序并将其运用在工作程序中，也能提高PLC系统的可靠性。在下述内容中，将主要针对PLC如何基于其所涉及到的多样化外围设备及其相应的软件程序，来切实提升自身具备的可靠性，进行更深层次的细致阐述。一、从PLC外围设备来考虑提高PLC的可靠性在工业领域中，为了迎合相对复杂的生
3、产环境，各种类型的PLC控制设备应运而生。然而，当实际工作环境相对恶劣的情况下，例如：在外界环境中，存在相对较高的电磁干扰及其湿度，则将会严重污染PLC控制设备的电源，进而严重影响到该设备存在的可靠性。（一）工作环境的要求通常情况下，对于PLC而言，其在实际工作的过程中，需要将自身周边的环境温度，控制于0-550C的区间内，与此同时，当进行安装时，需要尽可能规避热源直射，并且保证一定的通风度，实现良好散热。除此之外，空气中存在的相对湿度，不得超过85%，这样能够切实保障PLC具备相对良好的绝缘性。对于PLC而言，当其在实际安装的过程中，需要遵循说明书提及的基本要求，尽可能规避存在振动的诸多场合
4、，并配备相应的减振装置。如果空气中存在粉尘污染，则需要将PLC进行完全封闭的安装。（二）电源的要求 对于电网而言，其所具备的稳定性能，也将在一定程度上，对PLC控制系统中存在的精度及其相应的可靠性，产生较为深远的实际影响。通常情况下，PLC将会直接从电网中，获取维护自身稳定运行的电源，故此，在其电源的连线位置，需要配备隔离变压器及其相应的浪涌防护器等多样化保护设备，尽可能降低电网对于PLC造成的实际影响。与此同时，在隔离变压器中，如果将其蕴含的屏蔽层进行接地，则将能够有效避免PLC受到电网信号的干扰，在此情况下，隔离变压器需要选择380/220的型号，才能获得相对良好的实际效果。除此之外，对于
5、PLC的输入电源线路及其输出电源线路而言，最好选择双绞线，才能切实规避不同电源线彼此之间存在的干扰现象；对于相对关键的设备，需要利用分离供电系统或者UPS电源等相关设备，进行细致保护。（三） 接地和接线1、通常情况下，PLC主要安装于控制盘柜。这是由于控制盘柜和大地彼此之间，将会表现出一定的电位差，通过接地能够有效降低电流及其混入电源输入信号的干扰，并且能够切实规避由于漏电而形成的电动势干扰。若想切实保障PLC设备在实际运行过程中的可靠性，必须首先对其进行相对良好的接地。在此过程中，PLC设备必须相对独立，不能和电动机等诸多动力设备，实现共通接地。在不得已的情况下，应该选择共用接地，禁止共通接
6、地。与此同时，接地点需要设置在PLC周边，通常情况下，主要选择直径为4mm2的接地线,并且其实际长度不高于50m，接地电阻不高于10。外围 设 备PLC外围 设 备PLC外围 设 备PLC(a)专用接地（b）共用接地（c）共通接地图12、对于PLC而言，其所涉及到的接线，一般大致细分为两种。其中，主要包含输入接线，与此同时，包含输出接线。对于输入接线而言，其实际长度不能高于30m，假设线路距离相对较长，则应该利用中间继电器，完成长距离信号彼此之间的相互转换。值得一提的是，上述两种接线的COM端，不能实现相互连接，并且双方电缆需要保持一定的独立性，例如：设置各自的接线箱等。除此之外，直流及其交流
7、信号线，甚至是模拟信号线之间，都需要设置单独的电缆线，不能实现共通；无论是对于信号线而言，还是对于电源电缆而言，都最好不要进行平行敷设，如果在不得已的情况下，必须将其实际最小间距设置超过30cm。集成电路或晶体管设备的输入信号和输出信号的接线必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的接地端应为一点接地，接地点宜在控制器侧。（四） PLC的I/O电路 1、由于PLC的输入信号来自于输入电路接受的开关量和模拟量等信号。故此，对于PLC控制系统而言，其所具备的可靠性，在很大程度上，将取决于输入电路中多样化元器件的实际质量的及其相应的具体连接方式。例如：按钮及其行程开关的接线质量等。在实际生产过程中，多样化设备中存在
8、的机械限位开关，极易造成损坏，故此，当进行实际设计时，应该摒弃传统的机械限位开关，改用具备相对较高实际可靠性的接近开关。除此之外，按钮中涉及的触点实际质量，也将会对系统具备的可靠性，产生一定程度的影响。详见图2及其图3。依次表示两个控制线路及其相对应的梯形图。从理论角度而言，下述两个控制线路，存在一模一样的控制功能，然而，当操作按钮，并且实现接通的过程中，下述两个控制线路的可靠性，却并不相同。在图2所示的梯形图中，其输入的开关量由按钮SB1、SB2的接通和断开来提供，而SB1、SB2在接线时都接其常开触点，假设SB2为停止按钮，那么在按钮故障和其连接线路开路时，设备将不能停止，极易引发安全事故
9、。然而，在图3的电路中，SB2主要用于连接常闭触点，故此，当SB2及其接线，表现出开路状态时，相关设备将会立刻停止运行，这就切实保障了系统具备的实际安全性能及其相应的可靠性。PLCSB1PLCX1SB1X1SB2X2SB2X2X1X2X1X2 图2 起，停控制线路图3 起，停控制线路2、当PLC控制系统的实际输入端，存在感性负载的情况下，需要在其两端，并联接入某个电阻R及其相应的电容C，以此来有效预防反冲感应电势，对关键模块造成一定的损伤，详见图4。值得一提的是，当选择具体交流输入方式的过程中，需要尤其注重RC的恰当选择，才能获得相对良好的成效。针对相关试验装置，进行更深层次的细致测试，能够得
10、知，如果实际负荷容量不高于10VA，则通常情况下，将会选择120+0.1F的组合。同理，如果实际负荷容量高于10VA,则通常情况下，将会选择47+0.47F的组合，并且电容涉及到的额定电压，应该远远超过电源峰值电压。除此之外，当选择直流输入方式的过程中，对于二极管而言，其实际额定电流最佳为1A,并且其实际额定电压，必须高于电源电压的3倍，才能获得相对良好的成效。(a)交流输入方式 (b)直流输入方式图4 输入端有感性负荷时的方式3、当PLC控制系统的实际输出端，存在感性负载的情况下，需要在其两端，并联接入某个RC浪涌吸收器，或者并联接入某个续流二极管D，才能切实提升系统整体表现出的抗干扰效果。
11、实际上，假设交流电压满足100V200V的范围内，并且将其实际功率设置为400VA，则对于RC浪涌吸收器而言，其最佳组合即为47+0.47F。与此同时，当RC更加接近于负载，就会获得相对良好的抗干扰效果，详见图5。如果研究对象为直流负载，则对于二极管而言，其存在的反向耐压，需要满足4倍负载电压。相似于RC，当二极管更加接近于负载，则将获得相对良好的抗干扰效果，详见图6。图5 输出端交流感性负载图6 输出端直流感性负载二、从PLC的软件程序来虑提高控制系统的可靠性（一）运行状况超时检测若想有效提升PLC控制系统，在实际工作过程中表现出的可靠性,则需要设置定时器，用来针对该系统在实际运行过程中的真
12、实状态，进行实时监测。当系统正常运行一个周期时，计时器将会自动清零，如果系统在实际运行过程中，出现死循环等一系列故障，则对于计时器而言，其将会由于无法清零而致使系统发出相应的警报信号。通常情况下，当PLC控制系统，意图针对某特定对象，进行实时控制时，则只需在编制程序的过程中，设置相应的定时器，即可针对某特定对象的实际运行情况，进行相对细致的实时监视。在此过程中，定时器会和对象一起工作，只要对象能够定期完成工作，定时器将会接收到完成信号，从而实现自主清零，同理，若无法清零，则系统将会发出报警信号，以此预警。对于监控程序而言，其具体梯形示意图，详见图7。在下述图中，定时器T1主要代表检测元件，X1
13、主要代表指定控制对象的相关动作信号，与此同时，X2主要代表动作完成信号，M2主要代表报警信号或者相应的停机信号。基于对象而言，其在实际运行的过程中，完成一个完整的程序周期，大致耗费50s，在此情况下，定时器的K值，应该设定为510。如果X1=1，则代表被控对象已经开始正常运行，并基于T1时间初始计时，如果被控对象能够定期完成工作，则将开始X2动作，在此期间，M1将会接通，并且传递于系统运行正常信号，定时器T1将会被自动清零，等待循环工作；同理，如果被控对象不能定期完成工作，则T1触点将会闭合，在此期间，M2将会接通，并且传递于系统报警信号或者相应的停机信号。T1 K510X1 X2 M1 X2
14、 M2 T1图7 动作超时检测程序 （二）逻辑错误检测 在系统正常运行时，可编程序控制器的输入、输出信号和内部信号（如辅助继电器的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。因此，可以编写一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为NO状态，就应该按故障处理。例如某机械运动过程中先后有两个限位开关对应的PLC输入地址分别为X1、X2，这两个信号不会同时为NO状态，如果他们同时为NO状态，就说明至少有一个限位开关被卡死，应该停机处理。如图8梯形图中，这两个限位开关对应的输入继电器的常开触点X1、X2串联，来驱动一个表示限位开关故障的辅助继电器M0，当M0为NO状态时
15、就发出报警信号或停机信号。X1X2M0M0图8逻辑错误检测程序（三）降级操作设计一般情况下，对于降级操作设计而言，其主要代表在实际设计过程中，将相对关键的功能程序，例如：紧急停车或者再启动功能等，全部存储至全自动程序。在此情况下，如果发生一系列故障，则只要进行降级操作，就能针对相关设备，实现手动开停，从而切实规避相关设备的不必要磨损。除此之外，在实际设计的过程中，应该适当降低全自动的程度，偶尔选择手动操作，来有效提升其可靠性。三、结束语综上所述，对于PLC控制系统而言，其在实际工作过程中，表现出的可靠性，和多样化因素之间息息相关。在此情况下，需要不断完善实际工作环境，尽可能选择蕴含相对较高实际质量的各种元器件，制定科学全面的监控程序，并适当进行降级操作，才能从本质上，有效提升PLC控制系统在实际工作过程中的可靠性及其稳定性。参考文献（1） 廖常初 ， 可编程
