摘要：本文主要通过对PLC控制系统可靠性影响因素进行分析，进一步提出了如何提升PLC控制系统的可靠性，分析研究了PLC系统控制设计的重点，从而阐述了如何降低PLC可靠性损坏的程度，以及提升PLC的抗干扰能力，希望能够对今后PLC系统可靠性运行提供帮助。
关键词：控制系统，可靠性，电磁兼容性，冗余
可编程控制器(PLC)是以微处理器为基础，专业为工业而设计的,操作方便的数字式电子装置。PLC最初仅仅是为了替代继电器控制系统而存在，随着科学技术的发展，它渐渐综合了计算机、自动控制、网络通信等技术，其功能远远超出了继电器系统的功能，在钢铁、化工、制造等领域得到了越来越广泛的应用，极大地促进了现代工业生产的自动化程度。而PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,而系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。在现代工业控制系统中，虽然PLC在设计和制造过程时厂家已采取了多层次的抗干扰措施,具有一定的稳定性和可靠性,但由于PLC的应用范围越来越广,应用区域越来越复杂,所以受到的干扰也就越来越多。过于恶劣的环境或安装使用不当的情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱，甚至造成内部元件的损坏。因此,研究PLC控制系统干扰的来源问题、以及如何确保其可靠性等问题尤其具有现实意义。
一、影响PLC可靠性的主要因素
目前，PLC在国内外已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输等各个行业。PLC的可靠性会直接影响到系统能否长期稳定运行，因此加强PLC系统的可靠性是必要的。影响PLC可靠性的因素有很多，如各种干扰，接地系统以及布线的不合理等。下面列出几项影响PLC系统可靠性的主要因素。(1)来自空间的辐射干扰:主要由电力网络、电气设备的暂态过程、电视、雷达及高频感应加热设备等产生，其分布极为复杂。这种干扰影响主要来自两条路径，一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰;二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率等因素有关。(2)来自电源的干扰:按其产生的方式不同可分为内部干扰源和外部干扰源。内部干扰源是指供电电网内部的变化引发引入的干扰，主要有刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等。外部干扰源主要是供电电网受到来自周围空间的电磁干扰。由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电、雷达等产生的空间辐射电磁场会对PLC系统形成辐射干扰。对于电源引入的干扰，PLC本身具有一定的抵制能力，但若干扰过强则可能引起程序或运算错误，影响PLC的正常运行。(3)信号线引入的干扰:与PLC控制系统连接的各类信号传输线除了传输有效的各类信息外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要由两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源输入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常，大大降低测量精度及输入信号准确性，严重时将引起元器件损伤，甚至重大事故。另外，机械拉扯，线路自身老化，触电接触不良等原因也会造成信号不能正确输入或输出。(4)来自接地系统混乱的干扰:PLC系统正确接地是为了抑制电磁干扰的影响，但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使其无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地、和保护地等，如错误接地会引起各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在电位差而引起地环路电流，影响系统正常工作。
二、PLC控制系统可靠性的提升
2.1PLC控制系统的可靠性设计
对于一个PLC控制系统而言，它的可靠性设计的关键在于能够对即将发生的故障进行检测，能够提升系统的预防能力。对故障系统进行预测，确定系统内部可能发生隐患的因素以及薄弱环境，根据这一方向对系统进行设计和改进，有效地消除隐患并对薄弱环节进行改进，使得系统能够良好地体现出可靠性的要求。
2.2输入、输出端子的保护
在直流电路中，输入和输出端子接入感性元件的情况，应该在输入和输出两端并联上续流二极管。在交流电路中，需要并联在两端阻容吸收电路。采取以上两种方式，能够有效的使感性输出电路和输入电路在感应电势电流上断开，避免PLC的输入和输出端点对电源的内部造成严重的冲击。
2.3故障警报系统的完善
PLC系统的可靠性要想得到有效地提高，需要在设计的过程中，不断丰富多级警报系统，并完善构造。在控制现场对各个控制版面上设计一级控制警报，通过指示灯来对设备的运行情况进行反映，如果设备是正常运行的情况，相应的指示灯就会变亮，如果在运行的过程中出现故障，那么相应的指示灯就会切换为闪烁的状态。在中心控制室监视器上应设计上二级的控制报警装置。设备如果出现了故障，就会出现相应的文字来提示故障的类型，在工艺的流程图上所对应设备的故障也会呈现闪烁状态，故障记录表会将故障及时地记录下来。中心控制室信号箱内应放入三级故障显示报警。设备在运行过程中出现了故障，信号箱能够在第一时间通过报警来向工作人员进行反映，将集合声音、光线等各种方式来对故障进行划分，能够及时地对故障进行处理。
2.4合理安装布线
2.4.1电源的安装
PLC系统可靠性收到干扰的主要因素之一一就是电源。PLC系统的电源主要有内部和外部两种。在对PLC可靠性要求较高的时候，需要带上屏蔽层对变压器实行隔离装置，在PLC的内部系统进行供电。
2.4.2合理布线
数字的调节系统中比较难以解决的问题就是传输线之间的干扰，这些干扰主要来自于电磁互震和传输线之间的电容分布。因此对PLC系统进行布线的过程中要注意动力线、I／0线以及其他的控制线需要分开走线，尽量避免在同一个线槽内进行布线。直流线、交流线、输入线和输出线最好分开走线，在开关量和模拟量的nO也尽量避免在同一个线槽内进行布线，分开走线。
三、结语
PLC控制系统已经广泛应用于石油、化工、电力、机械制造、汽车、交通运输等各个行业。PLC的可靠性会直接影响到系统能否长期稳定运行，因此应采取措施提高其系统的可靠性。本文从硬件－电源系统、输入/输出系统、接地系统、合理布线及安全保护措施;软件－安装环境和加强管理等方面介绍了加强PLC控制系统可靠性的措施。
参考文献
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