PLC控制系統(tǒng)增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的6種辦法

日期：2020-04-11 21:37 瀏覽量:

提升plc自動控制系統(tǒng)可信性的六項(xiàng)對策將使您掌握到三菱plc自動控制系統(tǒng)的一系列整改措施，如適度的工作溫度、適度的空氣相對濕度、空氣污染、有效的安裝布線、恰當(dāng)?shù)慕拥匮b置等制做plc自動控制系統(tǒng)時的輸電線、安全性維護(hù)節(jié)、必需的手機(jī)軟件對策等。網(wǎng)編為大伙兒共享六條提升plc自動控制系統(tǒng)可信性的對策。

一、適合的辦公環(huán)境

1。適合的工作溫度

各生產(chǎn)廠家對plc的工作溫度有一定的要求。一般狀況下，PLC容許的工作溫度在0-55攝氏上下，因而在安裝時，不必將熱值高的構(gòu)件放到PLC下邊，PLC周邊需有充足的自然通風(fēng)熱管散熱室內(nèi)空間，不必將PLC安裝在光照充足的地區(qū)立即輻照度或挨近加溫、電加熱器、功率大的電源等加熱裝置；假如控制箱溫度過高，安裝帶自然通風(fēng)百葉窗簾的PLCZUI控制箱。高、離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制性自然通風(fēng)應(yīng)安裝在柜里。

2。適合的空氣相對濕度

plc工作中環(huán)境質(zhì)量的空氣濕度一般低于85%，以確保plc的介電強(qiáng)度能。環(huán)境濕度過大也會危害仿真模擬鍵入/輸出設(shè)備的精密度。因而，plc不可以安裝在露珠、下雨天的地區(qū)。

3。關(guān)心空氣污染

在空氣污染物（如塵土、粉塵、粉絲等）、腐爛焟燭和可燃?xì)怏w較多的地區(qū)，尤其是在易造成電子器件和印刷線路板浸蝕的腐蝕汽體較多的地區(qū)，不適合安裝PLC。假如只有安裝在那樣的地區(qū)，在溫度容許的狀況下，能夠關(guān)掉plc，還可以將plc安裝在密封性較高的操縱房間內(nèi)，安裝空氣過濾設(shè)備。

4。杜絕震動和沖擊性源

配有可編程控制板的控制箱應(yīng)杜絕震動和沖擊性明顯的地區(qū)，非常是持續(xù)、經(jīng)常震動的地區(qū)。如必須，可采用適度對策，降低震動和沖擊性的危害，防止布線或軟件松脫。

5。杜絕強(qiáng)干擾信號

plc應(yīng)杜絕功率大的可控硅設(shè)備、高頻率機(jī)器設(shè)備和功率大的機(jī)器設(shè)備等強(qiáng)干擾信號。另外，plc還應(yīng)杜絕強(qiáng)磁場和強(qiáng)放射性物質(zhì)，及其易造成強(qiáng)靜電感應(yīng)的場地。

二。合理安裝接線

1。注意電力安裝

電源是干擾plc進(jìn)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(fù)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(xiàng)措施

2。遠(yuǎn)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(jī)柜內(nèi)，PLC應(yīng)遠(yuǎn)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(kuò)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(yùn)行的重要條件。為了抑制干擾，PLC通常單獨(dú)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?yàn)檫@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(diǎn)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(kuò)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(hù)接地端對地電阻不應(yīng)大于100。

四、必要的安全防護(hù)環(huán)節(jié)

1。短路保護(hù)

當(dāng)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(jìn)行短路保護(hù)。zui很幸運(yùn)，保險絲安裝在每個負(fù)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(yùn)行，如電動機(jī)的正向和反向控制，以及正常的閉合接點(diǎn)。接觸器的KM1和KM2應(yīng)用于PLC外部的聯(lián)鎖。當(dāng)不同電機(jī)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(jìn)行硬件聯(lián)鎖。利用plc外部硬件進(jìn)行聯(lián)鎖是plc控制系統(tǒng)中的一種常見做法。

三。失壓保護(hù)及緊急停車措施

plc外部負(fù)載的供電線路應(yīng)有失壓保護(hù)措施。當(dāng)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(fù)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(jī)時，按下“停止”按鈕可切斷負(fù)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(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)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?yàn)槔^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(shí)際的繼電器運(yùn)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(yùn)行，必須對一些“抖動”信號進(jìn)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(shí)踐表明，plc外部輸入輸出設(shè)備的故障率遠(yuǎn)高于plc本身，當(dāng)這些設(shè)備發(fā)生故障后，plc無法對其進(jìn)行檢測，這可能會使故障擴(kuò)大，直至出現(xiàn)大功率保護(hù)裝置。行為，有時甚至導(dǎo)致設(shè)備和人身事故。停機(jī)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(jī)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(diǎn)定時器和計(jì)數(shù)器，具有相當(dāng)?shù)脑６取＿@些資源可用于故障檢測。

（1）機(jī)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(dāng)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(jī)）在正常條件下運(yùn)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(diǎn)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(yùn)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(jī)械運(yùn)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(jìn)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(jī)構(gòu)（如大功率電機(jī)、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(jī)或設(shè)備損壞將造成巨大的經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(yùn)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(dāng)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(yùn)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(dāng)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(yùn)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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，主CPU通知備用CPU并實(shí)現(xiàn)切換。切換過程通常很慢。

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