工控摘要：雖然PLC具有很高的可靠性，并且有很強的抗*力，但在過于惡劣的環境或安裝使用不當等情況下，都有可能引起PLC內部信息的破壞而導致控制混亂，甚至造成內部元件損壞。為了提高PLC系統運行的可靠性，使用時應注意以下幾個方面的問題。
　　
　　一、適合的工作環境
　　
　　1．環境溫度適宜
　　
　　各生產廠家對PLC的環境溫度都有一定的規定。通常PLC允許的環境溫度約在0~55°C。因此，安裝時不要把發熱量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足夠的通風散熱空間；不要把PLC安裝在陽光直接照射或離暖氣、加熱器、大功率電源等發熱器件很近的場所；安裝PLC的控制柜有通風的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應該在柜內安裝風扇強迫通風。
　　
　　2．環境濕度適宜
　　
　　PLC工作環境的空氣相對濕度一般要求小于85％，以保證PLC的絕緣性能。濕度太大也會影響模擬量輸入/輸出裝置的精度。因此，不能將PLC安裝在結露、雨淋的場所。
　　
　　3．注意環境污染
　　
　　不宜把PLC安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。如果只能安裝在這種場所，在溫度允許的條件下，可以將PLC封閉；或將PLC安裝在密閉性較高的控制室內，并安裝空氣凈化裝置。
　　
　　4．遠離振動和沖擊源
　　
　　安裝PLC的控制柜應當遠離有強烈振動和沖擊場所，尤其是連續、頻繁的振動。必要時可以采取相應措施來減輕振動和沖擊的影響，以免造成接線或插件的松動。
　　
　　5．遠離強干擾源
　　
　　PLC應遠離強干擾源，如大功率晶閘管裝置、高頻設備和大型動力設備等，同時PLC還應該遠離強電磁場和強放射源，以及易產生強靜電的地方。
　　
　　二、合理的安裝與布線
　　
　　1.注意電源安裝
　　
　　電源是干擾進入PLC的主要途徑。PLC系統的電源有兩類：外部電源和內部電源。
　　
　　外部電源是用來驅動PLC輸出設備（負載）和提供輸入信號的，又稱用戶電源，同一臺PLC的外部電源可能有多規格。外部電源的容量與性能由輸出設備和PLC的輸入電路決定。由于PLC的I／O電路都具有濾波、隔離功能，所以外部電源對PLC性能影響不大。因此，對外部電源的要求不高。
　　
　　內部電源是PLC的工作電源，即PLC內部電路的工作電源。它的性能好壞直接影響到PLC的可靠性。因此，為了保證PLC的正常工作，對內部電源有較高的要求。一般PLC的內部電源都采用開關式穩壓電源或原邊帶低通濾波器的穩壓電源。
　　
　　在干擾較強或可靠性要求較高的場合，應該用帶屏蔽層的隔離變壓器，對PLC系統供電。還可以在隔離變壓器二次側串接LC濾波電路。同時，在安裝時還應注意以下問題：
　　
　　1）隔離變壓器與PLC和I/O電源之間采用雙絞線連接，以控制串模干擾；
　　
　　2）系統的動力線應足夠粗，以降低大容量設備起動時引起的線路壓降；
　　
　　3）PLC輸入電路用外接直流電源時，采用穩壓電源，以保證正確的輸入信號。否則可能使PLC接收到錯誤的信號。
　　
　　2.遠離高壓
　　
　　PLC不能在高壓電器和高壓電源線附近安裝，更不能與高壓電器安裝在同一個控制柜內。在柜內PLC應遠離高壓電源線，二者間距離應大于200mm。
　　
　　3.合理的布線
　　
　　1）I/O線、動力線及其它控制線應分開走線，盡量不要在同一線槽中布線。
　　
　　2）交流線與直流線、輸入線與輸出線分開走線。
　　
　　3）開關量與模擬量的Ｉ/Ｏ線分開走線，對于傳送模擬量信號的Ｉ/Ｏ線用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應一端接地。
　　
　　4）PLC的基本單元與擴展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高，很容易受干擾，不能與其它的連線敷埋在同一線槽內。
　　
　　5）PLC的I/O回路配線，必須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端于連接，否則容易出現火花。
　　
　　6）與PLC安裝在同一控制柜內，雖不是由PLC控制的感性元件，也應并聯ＲＣ或二極管消弧電路。
　　
　　三、正確的接地
　　
　　良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件。為了抑制干擾，PLC一般單獨接地，與其它設備分別使用各自的接地裝置，；也可以采用公共接地，但禁止使用如圖6-37c所示的串聯接地方式，因為這種接地方式會產生PLC與設備之間的電位差。
　　
　　PLC的接地線應盡量短，使接地點盡量靠近PLC。同時，接地電阻要小于100Ω，接地線的截面應大于２mm2。
　　
　　另外，PLC的CPU單元必須接地，若使用了I/O擴展單元等，則CPU單元應與它們具有共同的接地體，而且從任一單元的保護接地端到地的電阻都不能大于100Ω。
　　
　　四、必須的安全保護環節
　　
　　１．短路保護
　　
　　當PLC輸出設備短路時，為了避免PLC內部輸出元件損壞，應該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，進行短路保護。在每個負載的回路中都裝上熔斷器。
　　
　　2.互鎖與聯鎖措施
　　
　　除在程序中保證電路的互鎖關系，PLC外部接線中還應該采取硬件的互鎖措施，以確保系統安全可靠地運行，如電動機正、反轉控制，要利用接觸器KM1、KM2常閉觸點在PLC外部進行互鎖。在不同電機或電器之間有聯鎖要求時，也在PLC外部進行硬件聯鎖。采用PLC外部的硬件進行互鎖與聯鎖，這是PLC控制系統中常用的做法。
　　
　　3．失壓保護與緊急停車措施
　　
　　PLC外部負載的供電線路應具有失壓保護措施，當臨時停電再恢復供電時，不按下“啟動”按鈕PLC的外部負載就不能自行啟動。這種接線方法的另一個作用是，當特殊情況下需要緊急停機時，按下“停止”按鈕就可以切斷負載電源，而與PLC毫無關系。
　　
　　五、必要的軟件措施
　　
　　有時硬件措施不一定*消除干擾的影響，采用一定的軟件措施加以配合，對提高PLC控制系統的抗*力和可靠性起到很好的作用。
　　
　　1.消除開關量輸入信號抖動
　　
　　在實際應用中，有些開關輸入信號接通時，由于外界的干擾而出現時通時斷的“抖動”現象。這種現象在繼電器系統中由于繼電器的電磁慣性一般不會造成什么影響，但在PLC系統中，由于PLC掃描工作的速度快，掃描周期比實際繼電器的動作時間短得多，所以抖動信號就可能被PLC檢測到，從而造成錯誤的結果。因此，必須對某些“抖動”信號進行處理，以保證系統正常工作。
　　
　　輸入信號抖動的影響及消除
　　
　　a）抖動現象的影響b）消除抖動的方法
　　
　　2．故障的檢測與診斷
　　
　　PLC的可靠性很高且本身有很完善的自診斷功能，如果PLC出現故障，借助自診斷程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢復正常工作。
　　
　　大量的工程實踐表明，PLC外部輸入、輸出設備的故障率遠遠高于PLC本身的故障率，而這些設備出現故障后，PLC一般不能覺察出來，可能使故障擴大，直至強電保護裝置動作后才停機，有時甚至會造成設備和人身事故。停機后，查找故障也要花費很多時間。為了及時發現故障，在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序實現故障的自診斷和自處理。
　　
　　現代的PLC擁有大量的軟件資源，如FX2N系列PLC有幾千點輔助繼電器、幾百點定時器和計數器，有相當大的裕量，可以把這些資源利用起來，用于故障檢測。
　　
　　（1）超時檢測機械設備在各工步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以以這些時間為參考，在PLC發出輸出信號，相應的外部執行機構開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的設定值比正常情況下該動作的持續時間長20％左右。例如設某執行機構（如電動機）在正常情況下運行50s后，它驅動的部件使限位開關動作，發出動作結束信號。若該執行機構的動作時間超過60s（即對應定時器的設定時間），PLC還沒有接收到動作結束信號，定時器延時接通的常開觸點發出故障信號，該信號停止正常的循環程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時采取排除故障的措施。
　　
　　（2）邏輯錯誤檢測在系統正常運行時，PLC的輸入、輸出信號和內部的信號（如輔助繼電器的狀態）相互之間存在著確定的關系，如出現異常的邏輯信號，則說明出現了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關系，一旦異常邏輯關系為ON狀態，就應按故障處理。例如某機械運動過程中先后有兩個限位開關動作，這兩個信號不會同時為ON狀態，若它們同時為ON，說明至少有一個限位開關被卡死，應停機進行處理。
　　
　　3．消除預知干擾
　　
　　某些干擾是可以預知的，如PLC的輸出命令使執行機構（如大功率電動機、電磁鐵）動作，常常會伴隨產生火花、電弧等干擾信號，它們產生的干擾信號可能使PLC接收錯誤的信息。在容易產生這些干擾的時間內，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號，在干擾易發期過去后，再取消封鎖。
　　
　　六、采用冗余系統或熱備用系統
　　
　　某些控制系統（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求有*的可靠性，如果控制系統出現故障，由此引起停產或設備損壞將造成極大的經濟損失。因此，僅僅通過提高PLC控制系統的自身可靠性是滿足不了要求。在這種要求*可靠性的大型系統中，常采用冗余系統或熱備用系統來有效地解決上述問題。
　　
　　1．冗余系統
　　
　　所謂冗余系統是指系統中有多余的部分，沒有它系統照樣工作，但在系統出現故障時，這多余的部分能立即替代故障部分而使系統繼續正常運行。冗余系統一般是在控制系統中zui重要的部分（如CPU模塊）由兩套相同的硬件組成，當某一套出現故障立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的I/O模塊，取決于系統對可靠性的要求程度。
　　
　　兩套CPU模塊使用相同的程序并行工作，其中一套為主CPU模塊，一塊為備用CPU模塊。在系統正常運行時，備用CPU模塊的輸出被禁止，由主CPU模塊來控制系統的工作。同時，主CPU模塊還不斷通過冗余處理單元（RPU）同步地對備用CPU模塊的I/O映像寄存器和其它寄存器進行刷新。當主CPU模塊發出故障信息后，RPU在1～3個掃描周期內將控制功能切換到備用CPU。I/O系統的切換也是由RPU來完成。
　　
　　a）冗余系統b）熱備用系統
　　
　　2．熱備用系統
　　
　　熱備用系統的結構較冗余系統簡單，雖然也有兩個CPU模塊在同時運行一個程序，但沒有冗余處理單元RPU。系統兩個CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進行通信來完成的。兩套CPU通過通訊接口連在一起。當系統出現故障時，由主CPU通知備用CPU，并實現切換，其切換過程一般較慢。