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对可编程序控制器控制系统的可靠性探讨【论文摘要】详述了影响可编程程序控制器控制系统可靠性的主要因素，并就可编程序控制 器的工作环境、电源的要求、接地和连接线的方式、冗余设计和降级操作设计、控制系统的 输入电路和输出电路与可编程序控制器的软件程序编制等多个方面，提出了一些可行的方法 和措施通过対町编程序控制器的控制系统实际测试和多次试验,得出了几个适合生产环境、 能符合控制系统要求的改进线路，从而使可编程序控制器控制系统的可靠性得到进-步的提 高关键词】可靠性；外围设备；软件程序引言】可编程序控制器（以下简称PLC）是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起 来的微机技术和继电器曲规控制概念相结合的产物从广义上讲，PLC是一种计算机系统, 比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，并已成为自动化控制系统的基 本装置PLC已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，已基本取代了传 统的继电器和接触器的逻辑控制用PLC來控制系统设备，英工作的町靠性要比单纯继电 器和接触器控制大大提高就PLC本身而言，平均无故障时间一般己可达3〜5万小时；而 三菱的F系列，据称其平均无故障吋间己达30万小时。

所氏 幣个PLC控制系统的可靠性, 主要収决于PLC的外围设备，比如输入器件中的行程开关、按钮、接近开关，输出器件中 的接触器、继电器和电磁阀等另外，从软件程序的编制來考虑，如果能编制出一个带有监 控的程序，对提高系统的可靠性也有很大好处下面就如何提高PLC控制系统的可靠性进 行一些探讨一、从PLC的外围设备來考虑提高PLC的可靠性PLC是专门为工业生产环境而设计的控制设备当工作环境较为恶劣，如电磁干扰较强、 湿度高、电源、输入和输出电路等易受到干扰时，会使控制系统的可靠性受到影响1、 工作环境的要求 除了为特殊工作环境而设计的PLC外，-般PLC工作的环境温度应 在0〜55°C的范围，并要避免太阳光直接照射；安装时要远离大的热源，保证足够大的散热 空间和通风条件；空气的相对湿度应小于85%,不结露，以保证PLC的绝缘良好PLC应 避免安装在有振动的场所；对振动源允许的条件则应按照产品说明书的耍求，安装减振橡胶 垫或采収英他防振措施空气中有粉尘和有害气体时，应将PLC封闭安装2、 电源的要求 不同的PLC产品，对电源的要求也不同，这里包括电源的电压等级、频 率、交流纹波系数和输入输出的供电方式。

对电磁干扰较强、而对PLC可靠性要求又较高的场合，PLC的供电应与动力供电和控制 电路供电分开；必要时，可采用带屏蔽的隔离变压器供电、串联LC滤波电路等在设计时, 外接的直流电源应采用稳压电源，供电功率应留有20%〜30%的余量对山控制器本身提供 的直流电源，应了解它所能提供的最大电流，防止过电流造成设备损坏3、 接地和接线 1） PLC的良好接地是止常运行的前提在设计时，PLC的接地应与动力 设备的接地分开，采用专用接地；如不能分开接地时，应采用共用接地；绝対禁止采用共通 接地方法接地点应尽可能靠近PLC,接地线的线径应大于4mm2,接地电阻一般应小于 10Q2） PLC的接线包括输入接线和输出接线输入接线的长度不宜过长，般不大于30m；在 线路距离较长时，可采用中间继电器进行信号的转换输入接线的COM端与输出接线的 COM端不能接在一起输入接线与输出接线的电缆应分开设置必要吋，可在现场分别设 置接线箱集成电路或晶体管设备的输入信号和输出信号的接线必须采用屏蔽电缆；屏蔽层 的接地端应为一点接地，接地点宜在控制器侧4、 冗余设计和降级操作设计 1）対可靠性要求较高的应用场合，冗余设计和降级操作是 必要的。

冗余设计可采用热后备或冷后备方式热后备方式操作时，冗余的后备系统也同时 运行，两者输出的结果一致时，表示系统是正常运行的；一旦结果不一致，则发出警报信号， 同时，根据自诊断的结果，切换到止常的系统去冷后备方式操作时，冷后备系统不运行， 它在自诊断检测出运行系统故障后才切入后备系统对PLC来说，冗余系统的范围主要是 CPU、存储单元、电源系统和通信系统，只有在可靠性要求很高时，才会包括输入输出单元 的冗余等2）降级操作是指在设计时，将手动操作包括在内的设计例如，紧急停车的设计，关键设 备的开停和再启动功能的设计等这样，一一日•发生故障，可采用降级的操作，即对部分或全 部设备进行手动的开停操作，以避免设备的损坏或对人员的伤害此外，在设计中也可考虑 从全自动到半自动、直至手动的操作等5、PLC的I/O电路1）山于PLC是通过输入电路接受开关量、模拟量等输入信号，因此输 入电路的元器件质量的好坏和连接方式直接影响着控制系统的可靠性比如：按钮、行程开 关等输入开关量的触点接触是否良好、接线是否牢固等设备上的机械限位开关是比较容易 产生故障的元件在设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。

此外，按 钮的帘开和常闭触点的选择也会影响到系统的町靠性现以一个简单的起动、停止控制线路 为例，如图2和图3所示的是两个控制线路和它们的对应梯形图这两个控制线路的控制功 能完全一样，按下起动按钮，输出动作；按下停止按钮，输出断开；但它们的可靠性不一样 我们假设输出断开为安全状态，那么图3的可靠性要比图2的高这是因为SB1、SB2都有 发生故障的可能,而最常见的现象是输入电路开路当采用图3电路时,不论SB1、SB2 开关本身开路还是接线开路，输出都为安全状态，保证了系统的安全和可靠2） 在输入端有感性负荷时，为了防止反冲感应电势损坏模块，在负荷两端并接电容C 和电阻R （交流输入信号），或并接续流二极管D （直流输入信号）如图4所示：交流输入 方式吋，CR的选择要适当才能起到较好的效果通过实验装置的测试，当负荷容杲在10VA 以下，一-般选0.1PF+120Q；负荷容量在10VA以上吋，一般选0.47UF+47Q较适宜直 流输入方式时，经试验得二极管的额定电流应选为1A,额定电压要大于电源电压的3倍3） 在输出端有感性负载时，通过试验得出：若是交流负载场合，应在负载的两端并接 CR浪涌吸收器；如交流是100V、200V电斥血功率为400VA左右时，CR浪涌吸收器为0.47 UF+47Q,如图5所示。

CR愈靠近负载，英抗干扰效果愈好；若是克流负载场合，贝U在负 载的两端并接续流二极管D,如图6所示二极管也要靠近负载二极管的反向耐压应是负 载电压的4倍二从PLC的软件程序来考虑提高控制系统的可靠性为了提窩PLC控制系统工作的可靠性, 可以专门设置一个定吋器，作为监控程序部分，对系统的运行状态进行检测若程序运行能 止常结束，则该定吋器就立即被清零；若程序运行发生故障，如出现死循环等，该定时器在 设定的时间到就无法清零，此时PLC发出报警信号在设计应用程序时，使用这种方法来 实现对系统务部分运行状态的监控如果用PLC来控制某-•对象也编制程序时可定义一 个定时器來対这一対象的运行状态进行监视：该定时器的设定时间即为这一对象工作所需的 最大吋间；当启动该对象运行时，同吋也启动该定吋器若该对彖的运行程序在规定的时间 结束工作,发出一个工作完成信号,使该定时器清零,说明这一对彖的运行程序正常;否则， 属运行不止常，发出报警信号或停机信号监控程序的梯形图如图7所示图7中定吋器 T37为检测元件，10.0为控制对象动作信号，10.1为动作完成信号，Q0.1为报警或停机信号 假设被控对象的运行程序完成-次循环需要50s,则定吋器T37值可取500 （T37为100ms 定时器）。

当10.0=1时,被控对象运行开始,T37开始计时;如在规定的时间内被控对象的 运行程序能止常结束，则10.1动作，Q0.0复位，定时器T37被清零，等待下一次循环的开 始；若在规定时间没有发出被控对象运行完成的动作信号,则判断为故障，T37的触点闭合, 接通Q0」发出报警信号或停机信号三、结语PLC控制系统的工作可靠性-与多种因索有关，有些客观因索也I：扰着控制系统的 稳定性通过设计止确的硬件线路，选择质量高的元器件，改善工作环境，编制监控程序等 措施，可以使PLC控制系统的工作可靠性和稳定性得到很大的提高参考文献】[1]常斗南等•可编程序控制器原理、应用、实验[M]・北京：机械工业出版社,2003o⑵ 齐从谦等.PLC技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2000=[3] 三菱公司FX2系列可编程序控制器使用手册[Z], 2001o[4] 刘文勇.大型测控系统抗干扰问题的探讨[J].兵工白动化,1997（4）: 10-13[5] 廖常初.PLC编程与应用第三版[M].北京：机械工业出版社2008.1劳动合同一、双方在签订木合同前，应认真阅读本合同书木合同一经签订，即具有法律效力，双方必须严格履 行。

二、 本合同必须山用人单位（甲方）的法定代表人（或者委托代理人）和职工（乙方）亲自签章，并加盖用 人单位公章（或者劳动合同专用章）方为有效三、 本合同中的空栏,山双方协商确定后填写，并不得违反法律、法规和相关规定：不需填写的空栏,划上“ ”四、 工时制度分为标准工时、不定时、综合计笄工时三种实行不定时、综合计算工时工作制的，应经劳动保障部门批准五、 本合同的未尽事宜，可另行签订补充协议，作为本合同的附件，与本合同一并履行六、 木合同必须认真填写，字迹清楚、文字简练、准确，并不得損自涂改七、木合同（含附件）签订后，甲乙双方各保管一份备查甲方（用人单位）：名称： 法定代表人： 地址： 经济类型： 联系： 乙方（职工）：姓名： 身份证号码： 现住址： 联系：根据（中华人民共和国劳动法》和国家及省的方关规定，甲乙双方按照平等自愿、协简一致的原则订立 本合同—、合同期限（一） 合同期限双方同意按以下第 种方式确定本合同期限：1、 有固定期限：从 年 月 日起至 年 月 日止2、 无周定期限：从 年 月 II起至木合同约定的终止条件出现时止（不得将法定解除条件约定为终止条件）3、 以完成一定的工作为期限：从 年 月 I I起至 工作任务完成时止。

二） 试用期限双方同意按以下第 种方式确定试用期期限（试用期包括在合同期内）：1、 无试用期2、 试用期从 年 月 日起至 年 月 日止试用期最长不超过六个月其中合同期限在六个月以下的,试用期不得超过十五日：合同期限在六个 月以上一年以下的试用期不得超过三十日；合同期限在一年以上两年以下的，试用期不得超过六十日二、 工作内容（一）乙方的工作岗位（工作地点、部门、工种或职务）为 ~（二）乙方的工作任务或职责是一 — 更本合同办理，双方签章确认的协议或通知书作 为本合同的附件四）如甲方派乙方到外单位工作，应签订补充协议三、 工作时间（一） 甲乙双方同意按以下第 种方式确定乙方的工作时间：1、 标准工时制，即每日工作 小时，每周工作 天，每周至少休息一天2、 不定时工作制，即经劳动保障部门审批，乙方所在岗位实行不定时工作制3、 综合计算工时工作制，即经劳动保障部门审批,乙方所在岗位实行以 为周期，总工时 小时的综合计算工时工作制二） 甲方因生产（工作）需要，经与工会和乙方I办-商后可以延长工作时间除（劳动法）第四十二条规定 的情形外，一般毎日不得超过一小时,因特殊原因最长每日不得超过三小时,毎月不得超过三十六小时。

四，工资待遇（一） 乙方正常工作时间的工资按下列第（）种形式执行，不得低于当地最低工资标准1、 乙方试用期工资 元/月；试用期满工资 元/月（。