PLC控制系统可靠性与安全性的设计

原创 2020-03-30 10:36  阅读

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  PLC 控制系统可靠性与安全性的设计 [摘要] 分析了影响 PLC 控制系统可靠性与安全性的 主要因素,提出提高系统可靠性与安全性的几种方法。这些 方法对工业中运用 PLC 控制系统具有普遍意义与实用价值。 [关键词] PLC 控制系统 可靠性 安全性 一、引言 可编程控制器 PLC 是专为工业生产环境设计的控制装 置,具有程序设计简单、组合灵活、维修方便和功能强大等 优点,如今已广泛应用于工业各领域。但多数工业环境都比 较恶劣,通常会有高温、灰尘、磁电场的影响和干扰,这些 干扰往往对系统工作的可靠性造成很大的影响。因此,如何 对抗干扰、提高 PLC 控制系统可靠性,提高工作效率,有重 要的意义。 二、影响 PLC 控制系统可靠性和安全性的主要因素 PLC 是专门为工业生产环境设计的控制装置,与传统的 继电器控制系统相比,它采用程序记忆网络取代了机械记忆 网络,所以它具有可靠性高,抗干扰能力强的特点,故一般 不用采取特别措施,就可以直接在工业环境中应用。一般来 说,执行程序的 CPU 很少出现故障,但其电源模块、I/O 模 块、存储模块及其外用线路,由于设计不合理、使用维护不 当,或者由于软件故障,常常使 PLC 自动控制系统出现这样 或者那样的故障,从而影响到整个系统的正常运行。 三、提高 PLC 控制系统可靠性和安全性的方法 从影响 PLC 控制系统可靠性和安全性的主要因素入手, 想要提高 PLC 控制系统可靠性和安全性, 必须从下面几个方 面考虑: (一)工作环境和安装注意事项: 按技术指标规定,PLC 工作环境温度为 0~55 度,工作 环境湿度为 45%~96%,因此,不要把 PLC 安装在高温、雨 淋的场所,不宜把 PLC 安装在有灰尘、油烟的场所,也不能 安装在有剧烈振动、冲击的地方。如果环境恶劣,应采用相 应的通风、防尘、防振措施。 PLC 不能与高压电器安装在同一开关柜内。在控制柜 内,PLC 应远离强干扰源与动力线,避免强信号的干扰。输 入线、输出线与控制线应分开布线,并保持一定的距离。开 关量与模拟量的 I/O 线也应分开敷设。 (二)系统的供电 各种干扰信号往往是从电源线进入 PLC 的, 在干扰较强 或可靠性要求较高的场所,动力部分、控制部分 PC 和 I/O 电源应分别配线,用带屏蔽层的隔离变压器给 PC 供电,隔 离变压器和 PC 之间采用双绞线连接。如下图。 (三)I/O 电路的正确配线 当 PLC 的输入端或输出端接有感性元件时, 在直流感性 元件两端应并联续流二极管,在交流感性元件两端并联阻容 吸收电路,如图: 若使用接近开关、光电开关作输入信号,由于这类传感 器的漏电流较大,可能出现错误的输入信号,可在输入端并 联旁路电路,以减小输入电阻。如图: (四)用软硬件互锁设计,防止误信号与误操作 在 PLC 的输出装置中,有的执行元件有两个动作,如电 动机的正反转,若两个动作同时进行,会造成执行元件的损 坏,甚至会造成短路的重大事故,因此需要进行互锁设计。 互锁设计有硬件互锁与软件互锁设计两种,硬件互锁一般在 输出端实现,如图: 软件互锁分动作优先和信号优先两种,动作优先指先进 入信号优先,后进入信号从前输出信号 OFF 有效,其梯形图 如图 1 所示。从图 1 中可见,执行元件 01000 的动作优先于 01001; 输入信号优先是指, 即使先进入信号使输出 ON 后进 入信号也是前输出为 OFF,用新的信号使输出为 ON。其梯 形图如下图 2。 (五)利用 TIM 定时器的作用来提高 PLC 的安全性 1、用定时接通电路,确保关键部件动作可靠 在传动装置里,震动不可避免,行程开关与按钮(尤其 是常闭型)常常因为震动而发生误信号。根据震动发讯时间 短的特点,用定时器经过 0.02S 的延时动作,可消除误信号。 2、用延时切断电路,提高 PLC 的安全性。 在传动装置里,常用电磁阀作为执行元件。电磁阀的特 点是传动快,但其电流大工作时间短,若停止信号有误,会 导致电磁阀长时间通电,这对电磁阀与 PLC 十分不利,此时 采用启动延时切断可解决这个问题 四、结束语 影响 PLC 控制系统可靠性和安全性的主要因素是与 PLC 接口的输入、 输出部分的可靠性有关的。 在安装配线时, 要考虑到对 PLC 的各种不利因素, 同时在进行梯形图设计时 要充分利用 PLC 的软元件(如定时器,计数器、辅助继电器 等) ,可以屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件的误动作, 提高 PLC 控制系统的可靠性与安全性。 参考文献: [1]朱家建 . 《单片机与可编程控制器》第二版(高等教 育出版社)2000 年. [2]《可编程控制器基本原理及应用分析》 (广州市振欣 自动化系统有限公司培训教材)20001 年. [3]黄净《电器及 . PLC 控制技术》 (机械工业出版社) 2008 年.

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