plc控制系统的可靠性设计

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  摘 要:在这个科学技术飞速发展的时代,plc控制系统可执行的功能更加全面,并且在全世界得到广泛的应用。本文着重分析影响plc可靠性的主要影响因素,通过仔细研究提出可以提高plc系统的可靠性的一些有效措施,对plc系统的研究有重要作用。
  关键词:plc控制系统;可靠性;干扰因素;设计
  0前言
  PLC和生产现场设备的组成是plc控制系统的两个部分,其中PLC包含主机箱,扩展机箱,CPU还有外部设备和网络;还有一部分就是生产现场设备,它是由接触器,继电器,保护装置,传感器,还有开关等组成的。 Plc控制系统能够高效正常的工作靠的就是系统中各个部件的稳定工作,所以要对plc控制系统可靠性设计就需要分析系统的可靠性影响的相关因素。
  1分析plc控制系统可靠性影响的主要因素
  1.1电源里的干扰
  据研究plc控制系统的供电电源大部分来自电网供电,因而电源引入的干扰可以导致多种情况的plc控制系统产生故障。综合大量的数据来看,各种空间电磁干扰在覆盖面非常广的电网上时,有很大概率会在线路上产生大量的感应电压和电流,因此定期检查电源使用状况并且更换隔离性良好的plc電源的方法蛮实用的。还要注意的是电源的总电量不要比输入和输出单元提供的电流总耗量小。
  1.2 plc系统内部的干扰情况
  根据研究发现系统内部元器件可以产生系统内部的干扰,点路间的相互电磁辐射比如说逻辑电路间的相互影响,还有就是模拟地跟逻辑地的相互影响等都可以产生干扰因素。要详细分析这种蛮长见的系统内部的干扰情况。对于系统内部的改进要做到每一个环节都用心,毕竟plc系统作为一个整体在可靠性方面的评价直接跟生产还有效率挂钩的。
  1.3信号线引起的干扰影响
  在生活中常见到的情况是控制系统中会用到传输有效信息的信号传输线,一旦各种干扰信号侵入,就会导致信号工作异常的现象,还有些严重情况导致工件损坏。
  干扰主要有两种情况比较明显,一个是可以产生严重干扰的空间电磁辐射感应,对信号线进行干扰;还有一种就是共同使用的信号仪表电源串入引起的电网干扰,对于两种干扰情况都要仔细的研究。在现实生活中系统出现故障的情况很常见要引起重视。
  1.4空间里的辐射干扰
  据研究发现空间中的辐射电磁场分布复杂无处不在,主要是由雷电,电视广播还有很多电气设备产生的,也就是辐射干扰。目前辐射干扰无法屏蔽。辐射干扰产生的原因有很多种,通常最容易产生的是电路感应里产生干扰,它可以直接作用到系统内部,以现有的科技水平还不能够屏蔽掉空间里的辐射干扰。
  1.5接地系统混乱的干扰情况
  大量的研究数据说明了Plc控制系统接地是正确与否会产生不同的的效果。当系统正确接地的时候,可以有效的抑制电磁干扰的影响,抑制了设备向外发出干扰信息;但是相反情况出现时后果很严重,会增大干扰信号,在情况严重时系统都不能正常工作。
  对于屏蔽地,交流地和系统地是plc控制系统经常用到的地线,还有就是保护地。其中不同的接地线点位不一样会产生电位差的现象,不同的接地点也存在。这样的因素导致地环路电流影响了系统正常工作。
  2提高plc控制系统可靠性的硬件措施
  要想有效的抑制干扰源,就需要对硬件加以处理,换句话说就是在硬件上使用抗干扰技术。也就是说要达到抗干扰的目的需要去抑制干扰源,或者破坏干扰的通道,还有增强抗干扰能力。在设计时要时刻注意安全性的问题,对于可能存在的隐患还有每个小细节的处理都要仔细研究,这样才能更好的保证系统在运行过程中的性能发挥。
  2.1要选择合适电源
  因为电网干扰串入plc系统的情况是供电电源也就是plc系统仪表供电电源等耦合产生的,为了减小干扰源,使效果更加明显可选择用电容小的变送器。
  2.2对输入和输出进行保护
  在生活中很常见的情况是plc系统中最主要的干扰通过输入通道进入,实际使用中输入的检测信号很弱而且传输距离较长会导致严重的检测现场干扰情况。
  比较容易采用的措施有下面几种:
  (1)用频率敏感器件把传统的模拟传感器转成数字化的,在多数情况下可以输出抗干扰能力强的脉冲量,这样就可以减小干扰信息了。
  (2)把两个电路的地环清楚地分开,这样两个电路就有了各自的地电位基准,彼此间相互独立就互不干扰了。
  2.4对plc系统的改进措施
  (1)要选用脉动小的直流电源,常用铜线作导线来减小失误,还有就是电源正负极的线要尽量靠近线路板。
  (2)可以用金属盒安装plc系统,并且小心的进行接地操作,这样就可以增强整机的抗干扰能力了。
  2.3接地方式的改进
  在实际运用里接地这种方法,在任何电子线路的设备中都有抑制噪声和防干扰的重要作用。在接地时要满足的条件一个是避免形成地环路,还有就是要消除个电路电流流过公共底线阻抗时产生的噪声电压。所以在进行接地操作的时候,要以安全起见,合理布置地线;还有就是要灵活地选择接地的方式,减小电路环流产生的干扰影响,还有操作过程中要以安全第一。
  3提高plc控制系统可靠性的软件方法
  3.1保护恢复系统内部的信息
  当系统检测到故障条件的时候,会把现有状态存入存储器中,可以防止存储器信息被删掉,保证恢复故障前的状态,更好地继续执行原来的程序。
  3.2互锁功能的使用
  为了保证系统的可靠性,这个是系统设计的时候必须考虑到的,在编程和硬件设计过程中加互锁功能,大多数情况下将两个接触器触点互相串接在对面的线圈控制回路里面,这样就可以引到完善的保护作用了。
  3.3增强系统的可靠性
  (1)当输入的信号时继电器的时候,产生的瞬跳动会引起系统误动的;但是输入信号是按钮时,会产生抖动的现象。根据出点抖动情况还有响应速度定时时间内确定,这样就可以保证出点稳定断开去执行命令。
  (2)通过软件算法在多次采样的基础上提取最接近真实值数据的模拟信号,就是数字滤波,通常形式有算术平均值法,中值法还有就是比较舍取法。
  (3)为了防止误动作的产生,要在尽可能短的周期内将数据重复的输出,这样可以使正确信息在受干扰影响的设备没有响应之前先接受到了。
  4结束语
  Plc控制系统的可靠度和plc硬件质量以及软件编制还有周边设备质量等密切相关,这几个部分相互影响共同作用使得整个系统稳定工作。所以要提高系统的可靠性,关键在于提高系统对外界的抗干扰能力,还有就是软件工艺,设备情况的辨识能力,这些改进方式都需要对plc系统安装调试或者使用过程中按照实际要求改进去提高plc控制系统的可靠性。
  参考文献
  [1] 姚永红.浅谈提高PLC控制系统的可靠性[J].四川水泥.2010(01).
  [2] 王冰.论PLC控制系统的可靠性设计[J].科技展望.2016(04).
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