PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法

文章來源：本站原創(chuàng)  發(fā)布日期：2019/9/24

提高plc控制系統(tǒng)可靠性的六項措施將使您了解到三菱plc控制系統(tǒng)的一系列改進措施，如適當?shù)沫h(huán)境溫度、適當?shù)沫h(huán)境濕度、環(huán)境污染、合理的安裝接線、正確的接地等制作plc控制系統(tǒng)時的導(dǎo)線、安全保護節(jié)、必要的軟件措施等。小編為大家分享六條提高plc控制系統(tǒng)可靠性的措施。

PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法

PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的六種方法.png

一、適宜的工作環(huán)境

1。適宜的環(huán)境溫度

各廠家對plc的環(huán)境溫度有一定的規(guī)定。一般情況下，PLC允許的環(huán)境溫度在0-55攝氏度左右，因此在安裝時，不要將發(fā)熱量高的部件放在PLC下面，PLC周圍應(yīng)有足夠的通風散熱空間，不要將PLC安裝在陽光充足的地方直接輻照或靠近加熱、加熱器、大功率電源等加熱裝置；如果控制柜溫度過高，安裝帶通風百葉窗的PLC ZUI控制柜。高、風機強制通風應(yīng)安裝在柜內(nèi)。

2。適宜的環(huán)境濕度

plc工作環(huán)境空氣的相對濕度一般小于85%，以保證plc的絕緣性能。濕度過大也會影響模擬輸入/輸出設(shè)備的精度。因此，plc不能安裝在露水、雨天的地方。

3。關(guān)注環(huán)境污染

在污染物（如灰塵、煙塵、鐵粉等）、腐朽蠟燭和易燃氣體較多的地方，特別是在易引起元器件和印刷電路板腐蝕的腐蝕性氣體較多的地方，不宜安裝PLC。如果只能安裝在這樣的地方，在溫度允許的情況下，可以關(guān)閉plc，也可以將plc安裝在氣密性較高的控制室內(nèi)，安裝空氣凈化裝置。

4。遠離振動和沖擊源

裝有可編程控制器的控制柜應(yīng)遠離振動和沖擊強烈的地方，特別是連續(xù)、頻繁振動的地方。如有必要，可采取適當措施，減少振動和沖擊的影響，避免接線或插件松動。

5。遠離強干擾源

plc應(yīng)遠離大功率晶閘管裝置、高頻設(shè)備和大功率設(shè)備等強干擾源。同時，plc還應(yīng)遠離強電磁場和強輻射源，以及易產(chǎn)生強靜電的場所。

二。合理安裝接線

1。注意電力安裝

電源是干擾plc進入的主要方式。plc系統(tǒng)中有兩種電源：外部電源和內(nèi)部電源。

外部電源是用來驅(qū)動plc輸出設(shè)備（負載）并提供輸入信號的，也稱為用戶電源，同一plc外部電源可能有多種規(guī)格。外部電源的容量和性能由輸出裝置的輸入電路和plc決定。由于plc的i/o電路具有濾波和隔離功能，外部電源對plc的性能影響不大。因此，對外部電源的要求不高。

內(nèi)部電源是plc的工作電源，即plc內(nèi)部電路的工作電源。它的性能直接影響到plc的可靠性。因此，為了保證plc的正常工作，對內(nèi)部電源提出了更高的要求。plc內(nèi)部電源一般采用開關(guān)穩(wěn)壓電源或原邊帶帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。

在干擾大或可靠性要求高的情況下，采用帶屏蔽層的隔離變壓器為plc系統(tǒng)供電。LC濾波電路也可以在隔離變壓器的二次側(cè)串聯(lián)。同時，安裝時應(yīng)注意以下問題：

2）系統(tǒng)的電源線應(yīng)足夠厚，以減少大容量設(shè)備啟動引起的線路電壓降。

3）PLC輸入回路采用外接直流電源時，ZUI應(yīng)采用穩(wěn)壓電源，以保證輸入信號正確。否則，plc可能接收到錯誤的信號。

提高plc控制系統(tǒng)可靠性的六項措施

2。遠離高壓

plc不能安裝在高壓和高壓電源線附近，更不能與高壓電器安裝在同一控制柜內(nèi)。在機柜內(nèi)，PLC應(yīng)遠離高壓電源線，且兩者之間的距離應(yīng)大于200mm。

三。合理布線

1）I/O線、電源線和其他控制線應(yīng)分開，并盡可能不在同一個插槽中布線。

2）交流線與直流線、輸入線與輸出線ZUI分離良好。

3）開關(guān)量I/O線ZUI與模擬量I/O線ZUI分開，傳輸模擬量信號的I/O線ZUI采用屏蔽線，屏蔽線屏蔽層一端接地。

4）PLC基本單元與擴展單元之間的電纜傳輸信號小、頻率高，易受干擾，不能與其他線路同槽敷設(shè)。

5）PLC的I/O回路接線必須采用壓接端子或單絞線。不宜用多股絞合線直接與plc端子連接，否則容易產(chǎn)生火花。

6）與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)，雖然不是由PLC控制的感應(yīng)元件，但RC或二極管消弧電路也應(yīng)并聯(lián)。

三。正確接地

良好的接地是plc安全可靠運行的重要條件。為了抑制干擾，PLC通常單獨接地，與其他設(shè)備一起使用自己的接地裝置，或使用公共接地，但圖6-37C所示的串聯(lián)接地方法是禁止的，因為這種接地方法會產(chǎn)生可編程邏輯控制器和設(shè)備。

PLC的接地線應(yīng)盡可能短，使接地點盡可能靠近PLC。同時接地電阻應(yīng)小于100，接地線截面應(yīng)大于2mm2。

另外，plc的cpu單元必須接地。使用I/O擴展單元時，CPU單元應(yīng)與CPU單元共用一個接地體，任何單元的保護接地端對地電阻不應(yīng)大于100。

四、必要的安全防護環(huán)節(jié)

1。短路保護

當plc的輸出設(shè)備短路時，為避免plc內(nèi)部輸出元件的損壞，在plc的外部輸出電路中應(yīng)裝設(shè)熔斷器進行短路保護。zui很幸運，保險絲安裝在每個負載的電路中。

2。聯(lián)鎖及聯(lián)鎖措施

除了保證程序中電路的聯(lián)鎖關(guān)系外，在plc的外部接線中還應(yīng)采取硬件聯(lián)鎖措施，保證系統(tǒng)的安全可靠運行，如電動機的正向和反向控制，以及正常的閉合接點。接觸器的KM1和KM2應(yīng)用于PLC外部的聯(lián)鎖。當不同電機或電器之間有聯(lián)鎖要求時，左皓也在可編程邏輯控制器外進行硬件聯(lián)鎖。利用plc外部硬件進行聯(lián)鎖是plc控制系統(tǒng)中的一種常見做法。

三。失壓保護及緊急停車措施

plc外部負載的供電線路應(yīng)有失壓保護措施。當臨時停電后恢復(fù)供電時，不按“啟動”按鈕，可編程邏輯控制器的外部負載不能自行啟動。這種連接方式的另一個功能是，在特殊情況下需要緊急停機時，按下“停止”按鈕可切斷負載電源，與PLC無關(guān)。

有時硬件措施不一定能完全消除干擾的影響，而采用一定的軟件措施配合，對提高plc控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

1。消除開關(guān)量輸入信號抖動

在實際應(yīng)用中，當某些開關(guān)的輸入信號接通時，由于外界干擾，會出現(xiàn)開關(guān)時間的“抖動”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不會因為繼電器的電磁慣性而對繼電器系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但在plc系統(tǒng)中，由于plc的掃描速度快，掃描周期比實際的繼電器運行時間短得多，因此可以通過plc檢測到抖動信號，從而引起系統(tǒng)的故障。g錯誤的結(jié)果。因此，為了保證系統(tǒng)的正常運行，必須對一些“抖動”信號進行處理。

輸入信號抖動的影響及其消除

a）抖動現(xiàn)象的影響b）消除抖動的方法

2。故障檢測與診斷

plc可靠性高，具有完善的自診斷功能。如果plc發(fā)生故障，通過自診斷程序可以很容易地找出故障原因，排除故障后恢復(fù)正常工作。

大量工程實踐表明，plc外部輸入輸出設(shè)備的故障率遠高于plc本身，當這些設(shè)備發(fā)生故障后，plc無法對其進行檢測，這可能會使故障擴大，直至出現(xiàn)大功率保護裝置。行為，有時甚至導(dǎo)致設(shè)備和人身事故。停機后發(fā)現(xiàn)故障要花很多時間。為了及時發(fā)現(xiàn)故障，使plc在事故發(fā)生前自動停機并報警。為了方便地查找故障，提高維修效率，可利用plc程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

現(xiàn)代plc擁有大量的軟件資源，如fx2n系列plc具有上千個輔助繼電器、上百個點定時器和計數(shù)器，具有相當?shù)脑６�。這些資源可用于故障檢測。

（1）機械設(shè)備每一步的超時檢測所需時間一般是恒定的，即使變化不大，也可以作為參考，當PLC發(fā)出輸出信號時，相應(yīng)的外部執(zhí)行器開始工作時，定時器定時，時間r整定值高于正常情況。持續(xù)了大約20%的時間。例如，如果執(zhí)行器（如電機）在正常條件下運行50秒，其驅(qū)動部件使限位開關(guān)動作并發(fā)出動作結(jié)束信號。如果執(zhí)行器的動作時間超過60秒（即相應(yīng)定時器的設(shè)定時間），則可編程邏輯控制器尚未收到動作結(jié)束信號。由定時器延時連接的常開觸點發(fā)出故障信號。該信號停止正常循環(huán)程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速辨別。對故障類型，及時采取措施排除故障。

（2）在系統(tǒng)正常運行時，PLC的輸入、輸出信號與內(nèi)部信號（如輔助繼電器的狀態(tài)）有一定的關(guān)系。如果邏輯信號異常，則表示有故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系。異常邏輯關(guān)系一旦處于開啟狀態(tài)，就應(yīng)視為故障。例如，在機械運動過程中，連續(xù)有兩個限位開關(guān)。這兩個信號不會同時打開。如果同時打開，則表示至少有一個限位開關(guān)卡住，應(yīng)停止進行處理。

三。預(yù)測干擾的消除

一些擾動是可以預(yù)測的。例如，plc的輸出指令使執(zhí)行機構(gòu)（如大功率電機、電磁鐵）動作，經(jīng)常伴隨著火花、電弧等干擾信號，可能導(dǎo)致plc接收到錯誤的信息。在這些干擾容易發(fā)生的時間段內(nèi)，可編程邏輯控制器的一些輸入信號被軟件阻斷，然后在干擾容易發(fā)生的時間段后解除封鎖。

6。使用冗余或熱備用系統(tǒng)

一些控制系統(tǒng)（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求非常高的可靠性。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障，停機或設(shè)備損壞將造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，只有提高plc控制系統(tǒng)本身的可靠性，才能滿足要求。在要求高可靠性的大型系統(tǒng)中，通常采用冗余系統(tǒng)或熱備系統(tǒng)來有效地解決上述問題。

1。冗余系統(tǒng)

所謂冗余系統(tǒng)，是指系統(tǒng)中存在冗余部件，系統(tǒng)在沒有冗余部件的情況下工作，但當系統(tǒng)發(fā)生故障時，冗余部件可以立即替換故障部件，使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。冗余系統(tǒng)通常由兩套相同的硬件組成，它們是控制系統(tǒng)中zui的重要組成部分（如cpu模塊）。當一組系統(tǒng)發(fā)生故障時，它立即被另一組系統(tǒng)控制。是否使用兩組相同的I/O模塊取決于系統(tǒng)的可靠性要求。

兩組CPU模塊與同一程序并行工作。一個是主CPU模塊，另一個是備用CPU模塊。系統(tǒng)正常運行時，禁止備用CPU模塊輸出，主CPU模塊控制系統(tǒng)工作。同時，主cpu模塊通過冗余處理單元（rpu）同步刷新備用cpu模塊的i/o圖像寄存器和其它寄存器。當主CPU模塊發(fā)出故障信息時，RPU在1到3個掃描周期內(nèi)將控制功能切換到備用CPU。i/o系統(tǒng)的切換也由rpu完成。

a）冗余系統(tǒng)b）熱備用系統(tǒng)

2。熱備用系統(tǒng)

熱備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比冗余系統(tǒng)簡單。雖然有兩個cpu模塊同時運行一個程序，但沒有冗余的處理單元rpu。系統(tǒng)中兩個cpu模塊的切換是通過主cpu模塊和備用cpu模塊之間的通信端口來完成的。兩套CPU通過通信接口連接。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，主CPU通知備用CPU并實現(xiàn)切換。切換過程通常很慢。

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