周洪池
沈陽蘭星自動(dòng)化工程有限公司
PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)初探
周洪池
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在社會經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展的今天,工業(yè)化進(jìn)程不斷加快,為了更加便捷的操作、控制,PCL控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,PCL控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)展成為了人們所關(guān)注的重點(diǎn)問題。本文就著重對影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素、PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則以及提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施三點(diǎn)進(jìn)項(xiàng)具體說明。
PCL控制系統(tǒng);原則;硬件措施;軟件措施
PCL控制系統(tǒng)基本上是由PCL和生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備兩者組成的,而中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱以及可以用到的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備是PCL的重要組成部分,生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備包括接觸器、繼電器、設(shè)備開關(guān)、安全保護(hù)、極限位置、儀表、接線盒、接線端子、傳感器、電源線以及電動(dòng)機(jī)等等。他們之間的每一個(gè)部分都是環(huán)環(huán)相扣的,一旦有一部分出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)都將受到極大的威脅。因此PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)探究工作就顯得極其重要,這樣PCL控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性才會得到保障,才能更好地為工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展添磚加瓦。
在實(shí)際的應(yīng)用之中,電壓或者電流變化幅度較大的部分會出現(xiàn)PCL控制系統(tǒng)不可靠不穩(wěn)定的情況,而影響PCL控制系統(tǒng)可靠性的主要因素有空間的輻射、電源干擾、信號線的引入、接地系統(tǒng)的混亂以及PCL系統(tǒng)內(nèi)部的干擾等五個(gè)方面??臻g的輻射干擾主要有雷電天氣的影響或者電視、無線電設(shè)備、雷達(dá)、電力網(wǎng)絡(luò)等人類活動(dòng),這種干擾由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾或者通訊線路的感應(yīng)引入干擾兩種路徑產(chǎn)生。電源也會對PCL控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,唯一的解決辦法就是更換隔離性能更好地電源。一般PCL系統(tǒng)均由電網(wǎng)供電,而電網(wǎng)的覆蓋面積比較大、范圍較廣,所以會因空間電磁的影響而出現(xiàn)感應(yīng)電壓。而且電網(wǎng)內(nèi)部會因開關(guān)操作不當(dāng)、大型設(shè)備的起停而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的變化。信號傳輸線除了可以傳輸各類有價(jià)值的信息之外,還會有外部干擾線號的侵入,主要有變送器供電電源串入的干擾和受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾兩種途徑。這種因信號引入而產(chǎn)生的破壞后果相當(dāng)嚴(yán)重,引發(fā)的問題也很多。錯(cuò)誤的接地系統(tǒng)會引起嚴(yán)重的信號干擾,使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓而無法工作,PCL控制系統(tǒng)的地線若因各個(gè)點(diǎn)的電位分布不均引起電位差而產(chǎn)生環(huán)路電流,會影響到PCL控制系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)然,PCL系統(tǒng)內(nèi)部元件以及電路間的電磁輻射會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響,所以要對系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)的實(shí)際操作和考驗(yàn)再投入到使用之中,以減少問題的發(fā)生。
“沒有規(guī)矩,不成方圓”,原則往往是做事情時(shí)所必不可少的。PCL控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然已是社會發(fā)展的必要趨勢,但其可靠性設(shè)計(jì)之中應(yīng)該遵循的原則是必不可少的。PCL控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則:簡化設(shè)計(jì)原則,一切系統(tǒng)在保證完整工作的同時(shí)都要遵循簡單設(shè)計(jì)原則,PCL控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要簡化設(shè)計(jì),減少設(shè)備元件的數(shù)量和品種,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性,在使用時(shí)還能減少事故的發(fā)生率,節(jié)約了成本,可以說是一舉兩得;設(shè)備的質(zhì)量控制原則,設(shè)備的每一個(gè)小元件都是整個(gè)PCL控制系統(tǒng)的組成部分,所以每個(gè)設(shè)備元件質(zhì)量的好壞會對整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。而錯(cuò)誤的選取設(shè)備元件會造成操作系統(tǒng)的故障,因此在PCL控制系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備元件都要進(jìn)行嚴(yán)格的測量計(jì)算,以保證其安全的運(yùn)轉(zhuǎn);電磁兼容設(shè)計(jì)原則,PCL操作系統(tǒng)主要用于工業(yè)的生產(chǎn)之中,所以當(dāng)其投入到工廠的運(yùn)用中時(shí),其操作環(huán)境是相當(dāng)惡劣的,而這些惡劣條件會給PCL操作系統(tǒng)的可靠性帶來不小的干擾。
(一)提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的硬件措施
一個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性構(gòu)成要素之中必不可少的就是好的硬件措施,而為了抗干擾,使操作系統(tǒng)更加完善,要落實(shí)抑制干擾源、破壞干擾途徑以及對于干擾敏感的受擾體的抗干擾原則。硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)之時(shí)的良好措施,能有效的抑制干擾源的存在并阻斷干擾運(yùn)輸通道。要想提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的硬件措施,要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意:首先電源的選擇要進(jìn)行關(guān)注,電網(wǎng)干擾是干擾源的重要部分,主要是通過供電電源、變送器供電電源和與PCL系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)的儀表供電電源等途徑來影響。所以要選取隔離性能好的隔離變壓器,以減少干擾;其次就是輸入輸出的保護(hù),在輸入或者輸出的過程之中可能會產(chǎn)生較嚴(yán)重的電器噪音并進(jìn)入系統(tǒng),所以就要求要采用數(shù)字傳感器、對出入通道進(jìn)行隔離或者采用V/F、F/V轉(zhuǎn)換器來解決;最后就是要完善接地系統(tǒng),電子線路的任何設(shè)備之中,接地是一直可以很好地抑制噪聲和防止干擾。在實(shí)際的運(yùn)用之中,要注意地線系統(tǒng)的合理規(guī)劃和單點(diǎn)或多點(diǎn)接地的選擇,而且在接地線的選取工作時(shí),要盡量加粗以減小阻抗。
(二)提高PCL控制系統(tǒng)可靠性的軟件措施
當(dāng)硬件措施做到盡量的完善之時(shí),軟件措施也要隨之進(jìn)項(xiàng)提升,以保障PCL控制系統(tǒng)的可靠性。首先就是要提高輸入輸出信號的準(zhǔn)確性,這樣才能保障控制系統(tǒng)的可靠性,在此過程中,充分考慮到觸點(diǎn)抖動(dòng)等狀況的出現(xiàn)而帶來的偏差,再利用軟件算法去進(jìn)一步的精確計(jì)算。其次是對信息進(jìn)行保護(hù)與恢復(fù)并設(shè)置互鎖功能,一旦系統(tǒng)發(fā)生故障要進(jìn)行及時(shí)鎖定,以免造成信息的遺失。最后就是優(yōu)化檢測程序,通過長時(shí)間技術(shù)人員以來的實(shí)踐證明,PCL的輸入輸出元件的故障率很高,所以除了硬件要采取必要的措施,還應(yīng)該利用時(shí)間故障檢測法和邏輯錯(cuò)誤檢測法來增設(shè)優(yōu)化檢測功能,以保障PCL控制系統(tǒng)的可靠性。
PCL控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)很多方面都會有很大的作用,而其可靠性可想而知十分重要??刂葡到y(tǒng)可靠性不僅取決于硬件元件的好壞,而且受到環(huán)境、安裝等很多方面的制約,所以對其問題要進(jìn)行多方面的評估與考慮,對實(shí)際的操作做出不同的應(yīng)對方法,以提高PCL操作系統(tǒng)的牢靠性,使其在實(shí)際應(yīng)用之中更加便捷高效。
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