PLC控制系统的可靠性设计.doc

PLC控制系统的可靠性设计
主要研究PLC控制系统可靠性设计策略,分析了PLC控制系统运行可靠性影响因素,在此基础上对PLC控制系统可靠性设计策略进行了探讨。
【关键词】PLC控制系统可靠性设计
PLC在工业控制中广泛用于生产过程控制,和继电器-接触器传统控制系统相比工作可靠性更好,系统集成化程度更高。近些年工业自动化、智能化程度进一步提高,对加工精度的要求也更加苛刻,进一步研究PLC控制系统可靠性设计策略十分必要。
1 PLC控制系统运行可靠性影响因素
PLC控制系统一般设置有PLC与现场设备两个逻辑层次,PLC主要指中央处理器、主机箱、拓展机箱以及其他网络外部设备,生产现场设备则主要有继电器、接触器、开关、极限位置、安全保护、传感器、仪表、电动机、信号线等。PLC控制系统是一个精密的通信控制系统,系统中任意设备的小故障都会导致系统无法正常工作,分析PLC控制系统运行可靠性以及影响因素,是PLC控制系统可靠性设计的第一步。
PLC自身工作运行可靠性非常高,例如三菱公司F1、F2、FX系列,能够无故障工作三十万小时以上,统计资料显示,PLC控制系统故障中,PLC自身故障仅占到5%,所有PLC自身故障中,95%都是I/O模板故障,剩下的5%方为PLC主机系统故障。PLC控制系统故障以现场设备故障为主,因此PLC控制系统运行可靠性主要受输入、输出设备可靠性影响。
2 PLC控制系统可靠性设计
设计思路
电控系统可靠性主要是指对系统可能发生故障的预防预测以及找寻系统潜在隐患与薄弱环节,在设计阶段,通过预防性设计与设计方案改进来消除系统设计方案中存在的薄弱环节,降低系统在运行控制过程中发生故障的几率,确保系统设计可靠性能够满足可靠性需求。可靠性设计一般有制定与执行可靠性设计准则、选择合适的元器件零部件、降频设计、冗余设计、耐环境设计、健壮设计、容错设计、改错设计等工作内容。PLC是一种可靠性非常高的控制元器件,以PLC为核心的控制系统运行可靠性主要受输入、输出端连接、生产现场信号输入输出执行原器件运行可靠性影响。因此,设计PLC控制系统方案时,要优先选择更高质量元器件,并开展较高故障率元器件的状态监控和故障诊断,尽量使用PLC内部元器件代替外部设备,屏蔽输入误信号,关键设备进行冗余设计,从而保证系统运行可靠性。
硬件设计
成熟技术的使用
所谓成熟技术,是指选择类似PLC这样的,经受住了工业生产实践检验的技术,设计人员对成熟技术的掌握程度更深,熟练度更高,了解其运行可靠性特点与薄弱环节,能够采取有效的设计策略应对,技术经验丰富,掌握能力更强。一般情况下,PLC控制系统的成熟技术应用应该占到75%以上,因为PLC控制系统与工业生产线高度结合,投入运行和生产之后,对PLC控制系统的改造会非常困难,反复进行修改是不现实的,设计方案中存在的硬件电路与软件程序深层缺陷会在系统中长期存在难以发现,容易造成严重的质量与安全事故,使用成熟技术则降低了系统内缺陷的发生率,从而保证了系统运行的可靠性。
选择高质量元器件
PLC控制系统运行可靠性和信号输入元器件、输出执行原器件的运行可靠性密切相关,为了保证PLC控制系统运行可靠性,进行可靠性设计时要优先选择高质量输入输出与执行元器件设备