浅谈提高PLC控制系统的可靠性

原创 2020-08-30 16:58  阅读

  浅谈提高PLC控制系统的可靠性_能源/化工_工程科技_专业资料。浅谈提高 PLC 控制系统的可靠性 摘要:随着时代的发展,PLC 会有更大的发展,现代 PLC 的发展趋势,一 方面是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展;其二是 向大型网路化、高

  浅谈提高 PLC 控制系统的可靠性 摘要:随着时代的发展,PLC 会有更大的发展,现代 PLC 的发展趋势,一 方面是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展;其二是 向大型网路化、高可靠性、优良的兼容性和多功能方面发展,而且 PCL 的可靠 性也会越来越强。凯发下载,本文主要就是从提高 PLC 控制系统的可靠性来进行阐述。 关键词:PLC;控制系统;可靠性 引言 早期的 PLC 是一种可编程逻辑控制器, 主要用以取代继电器进行逻辑控制, 随着科技的不断进步, PLC 的功能获得很大的提高, 已经远远超出了逻辑控制的 范畴,与此同时,PLC 系统的稳定性也获得了一定程度的提升,然而,PLC 系 统的稳定性是一个相当复杂的问题,它与系统的设计、安装、执行等环节息息相 关,因此,PLC 系统的稳定性仍然是工业自动化面临的一大隐忧,需要相关从业 人员不断加以研究和改进。 1、PLC 控制系统概述 PLC 系统构造与计算机构造相类似, 它由硬件设备和软件系统共同组成, 其 中硬件设备包括中央处理器(CPU) 、存储器、输入输出装置、外围设备以及生 产现场设备。中央处理设备是 PLC 的控制中枢,由控制电路、算术逻辑单元、 存储器等构成,它在 PLC 中的地位相当于大脑在人体中的地位,负责系统整体 的运行和操作。通常情况下,用户借助烧录器向系统中输入数据和命令,中央处 理器对这些数据和命令进行接收,并寄存于临时存储器(RAM)中。PLC 开机 后,中央处理器会从 RAM 中调用数据并执行命令,直到所有指令执行完毕后, 便完成了一个扫描周期, 程序也被完整的执行了一次。 PLC 通过执行用户编写的 程序对现场实行有效的监视和控制,大大节省了人力和物力,实现了工业自动化 控制。 2、可靠性设计应该要遵循的原则 2.1、电磁兼容设计原则 PLC 一般出现在工业现场,其运行环境相对恶劣,各类干扰极大地降低了 PLC 控制系统的可靠性,尤其是强电磁的干扰,而这些干扰都属于外部干扰,可 以通过合理安装及布线、 对电源进行隔离处理的方式,以达到消除或抑制干扰的 效果,保障系统或设备可以在电磁环境中正常运行。 2.2、设备的质量控制原则 保证控制系统中每个设备元件的质量,正确选择与使用设备元件,是提高整 个控制系统可靠性的关键所在。设备元件的选用不当,会造成控制系统失效,因 此,PLC 控制系统中所使用的设备元件必须经过正确的计算,保证其安全,结合 电气设备的运行环境与条件,使用工作稳定安全的高质量元件。 2.3、安全性设计原则 PLC 不仅要有完善的过载保护、接地保护、欠压与失压保护、短路保护等常 规保护环节, 而且还要有感性负载时输出端子的保护、不允许同时得电继电器的 联锁保护、运动部件的限位保护、PLC 发生故障时的急停保护等安全环节。控制 系统必须具备完善的应对方案以避免人员伤亡,减少设备损坏事故的发生率,这 是 PLC 控制系统安全可靠运作的基本保障。 2.4、简化设计原则 PLC 控制系统的设计要在达到控制标准的前提下, 进行简化设计, 尽量缩减 元设备元器件的品种与数量,并使用统一的元件,减少控制系统的复杂性,降低 故障率,同时节约了成本。使用的设备元器件的种类越多,数量越多,故障率就 相对较高,并增加了维修量。 4、提高 PLC 系统可靠性的策略 据统计,PLC 系统 40%以上的可靠性源自良好的设计,因此要把改进设计 作为提高 PLC 系统稳定性的主要措施。基于目前 PLC 系统的事故特征和可靠性 要求,可从以下几点着手,来加强系统的稳定性: 4.1、简化设计方案 PLC 控制系统由于系统结构的复杂性, 在设计时往往有多种选择方案, 在实 现控制功能的前提下, 要尽可能的选择较为简单的设计方案。简化设计方案一是 可以减少元部件的数目, 从而降低元部件的失效率,二是减少了元部件的规格和 种类,缩短了平均故障修复时间。此外,在选择元部件时挑选通用性较好的标准 部件,也能减少故障的维护时间。通过简化设计方案,降低了系统的复杂性,可 以有效提高系统的稳定性。 4.2、提高输入输出模块的稳定性 输入输出设备的质量和稳定性是 PLC 系统可靠性的重要影响因素,在系统 的设计和制造过程中, 要选择质量和稳定性较好的变送器与开关设备,避免线路 短路、断路或触点松动等情况的发生。在程序设计方面,要引入数字滤波设计, 以提高输入信号的稳定性和可信度。 4.3、提高 PLC 控制系统可靠性的硬件措施 首先要选择恰当的供电电源,使用隔离性能良好的隔离变压器,采用分布电 容较小、抑制较大的配电器,以削减干扰;其次要保护输入输出通道,使用数字 传感器使过去的模拟传感器实现数字化, 对输出输入通道采用电气隔离的方式进 行保护,模拟量的输入输出可采用 V/F、F/V 转换器;再次要完善接地系统,合 理布置地线系统, 选择正确的接地方法, 选择较粗的接地线, 使得接地阻抗变小; 最后要加大 PLC 线路板的抗干扰能力,在设计线路板时,要尽可能地避开平行 走线,在有互感的线路之间设置一条地线,起到隔离的效果,在工业现场安装的 PLC 必须使用金属盒屏蔽安装,并可靠接地。 4.4、提高 PLC 控制系统可靠性的软件措施 (1)优化故障检测程序,保护数据与信息 控制系统运作中各项设备的运行都有严格的时间限制,把时间当作指标,在 要检测的每一项运行环节开始的同时设置一个定时器, 定时器的时间设定值比正 常情况下的运作时间稍长。 另外,可以将事先编好部分经常出现的故障异常逻辑 程序编入用户程序之中, 将试验有效的程序保存到光盘之中,重点保护应用程序 的备份。 (2)对信息进行保护与恢复,设置互锁功能 PLC 控制系统发现系统中存在故障时, 应迅速将当前状态存进存储器里, 对 存储器进行封锁,严禁对存储器进行其他操作,避免造成存储器信息遗失,然后 设计一种互锁程序,以保护信息数据。 (3)提高输入输出信号的准确性 充分考虑触点的抖动状况与系统规定

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