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PLC自动控制系统的可靠性研究 摘 要：随着工业化进程的加快和信息技术的不断进步，采用PLC控制系统取代继电器控制系统已经是大势所趋，现行的许多工程和实际操作也证明，PLC系统的设计是工业发展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影响，PLC自动控制系统的可靠性大大降低。本文PLC自动控制系统的可靠性进行了浅显的探讨。 关键词：PLC；自动控制系统；可靠性 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）是一种专门为工业领域的生产和发展而设计的一整套数字运算的电子操作系统。该系统主要是以可编程的储存器为基础，其内部能够进行顺序控制、算术运算指令操作、定时计数和存储指令逻辑运算等操作指令，并且通过模拟量化或数字量化的输出和输入进而达到操控环节生产过程和各类机械设备的目的[1]。随着工业化进程的加快和信息技术的不断进步，采用PLC控制系统取代继电器控制系统已经是大势所趋，现行的许多工程和实际操作也证明，PLC系统的设计是工业发展的必然要求。然而，由于受到多方面因素的影响，PLC自动控制系统的可靠性大大降低。 1 PLC自动控制系统概述 与一般计算机的构造相同，PLC的基本构造也包括中央处理器（CPU）、存储设备、编程器、输出设备、输入设备以及其他的外部设备[2]。作为PLC核心设备的中央处理器（CPU）就相当于人的大脑，控制着整个系统中其余部分的操作，由控制电路、运算器和存储器等部分组成。一般而言，这些电路都会集成到一个整块的电路芯片上，通过地址、数据与控制总线上的输入、输出、存储等电路相关联，进而达到控制这些电路工作的目的。中央处理器（CPU）依据系统程序赋予其的功能进行接收由用户通过编程器输入的数据和程序，同时把这些数据与程序存放在随机存储器当中。当PLC开机之后，中央处理器（CPU）从随机存储器（RAM）中所存放的首条指令开始，一直执行到用户所编写程序的最后一条，如此不停地循环往复，每当指令被扫描一个周期，程序就会执行一次。由于PLC对现场实施监控具有可靠性高、编程简便，因此备受人们关注，在工业控制领域应用也越来越广泛。 2 影响PLC控制系统的因素 PLC控制系统具有可靠性高、接线简单、语言方便和工作量等诸多优势，但在其使用过程中，往往会因为对PLC开关质量控制不合理、信号输入错误等因素的影响，从而使PLC控制系统的可靠性降低，使系统在执行过程中存在隐患。首先，输入PLC控制系统的信号出错，引起场信号错误主要原因有机械设备故障、机械触点抖动、现场变送器和机械开关出现故障等；其次，执行机构出错，造成PLC控制系统执行机构出错的原因，主要原因有控制负载的触点无法可靠动作，使PLC控制系统执行机构无法按要求动作；指定的电动阀或电磁阀未按相应要求打开，从而使执行机构未按要求动作，使系统正常运行受到影响；PLC编程问题，导致控制系统的可靠性降低[3]。 3 提高PLC自动控制系统可靠性的策略研究 3.1 完善PLC控制系统的故障警报系统 在进行自动化控制的过程中，应采用三级故障报警系统。其中一级故障报警装置要设置在控制柜面板间，通过指示灯来反映设备运行状态，如果正常运行，则亮灯，如果设备故障，则通过闪烁指示灯来反映；二级故障报警装置设置在中心控制的人机接口监视器上，通过显示器的文字显示来反映设备运行状况，如果出现故障，则在显示器对其故障类型进行显示；三级故障报警装置应设置在中心控制室的信号箱内，主要通过声、光报警方式来对设备运行状况进行反映，如果出现故障，通过声、光报警方式，提示相应人员进行故障处理。通过三级故障报警系统能有效反映设备运行状态，对故障进行及时处理，从而提高设备运行的可靠性水平[4]。 3.2 加强输入信号的可靠性 加强输入信号的可靠性，可以从两个方面来使其可靠性得到加强，首先，对于变送器和各种开关的选择上，要确保其可靠性得到保证，从而使信号故障问题得到解决；其次，在程序设计时，应对程序增加滤波器，从而使系统的信号出入可靠性得到提高。在现场输入触点加“看门狗”（Watch dog）定时器，通过定时器能使系统闭合稳定后，其他响应才会出现，定时器的计时值不超时，则应重复起始过程，从而使系统可靠性得到提高。 3.3 优化设计方案和控制元件的选择 在选择控制方案时，应比较可编程序控制器和继电器控制柜的方案，对其价格、可靠性、开发周期、工作量、维修时间等多方面因素进行比较，利用可编程控制器替换继电器控制柜，提高系统可靠性。在控制元件的选择上，要对元件的品种、规格可靠性进行比较，选择符合机床对电气控制系统的要求以及系统对控制元件的要求，使所选择的控制元件与实际使用相符合，从而提高控制系统的可靠性[5]。 4 结语 PLC控制系统的可靠性研究设计的问题较为复杂，在对PLC控制系统进行可靠性设计