PLC控制系统的可靠性设计 (1)

《工业控制计算机》2OO4年17卷第7期37

PLC控制系统的可靠性设计

（华东）机电工程学院（257O61）刘善增石油大学

Abstract

ThispaperintroducesthereliabilitydesignofPLCcontrolsystem,andanalysesthedesignfactorsofPLCcontrolsys-tem，andaimsatthecharacteristicsofPLC,discussestheelectromagneticcompatibilitydesign,softwareanti-disturbancede-sign,beartheenvironmentdesignandredundancydesignintheapplicationwhichexaltreliabilityofthePLCcontrolsystem.

Keywrods:PLCcontrolsystem,reliability,electromagneticcompatibility,redundancy

摘要

本文介绍了PLC控制系统的可靠性设计，分析了影响PLC控制系统可靠性的设计因素。针对PLC控制系统的特点，详细阐述了电磁兼容性设计、软件抗干扰设计、冗余设计等在提高PLC控制系统中的应用。探讨了提高控制系统可靠性的几种主要措施，这些措施均具有使用价值。

可靠性，电磁兼容性，冗余关键词：PLC控制系统，由于PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，厂家在硬件和软件上都采用了大量的抗干扰措施，一般不需要采取特别的抗干扰措施就可以直接在工业环境中使用。随着工业规模的不断扩大、自动化程度的加深和在强电磁场、强腐蚀、高粉以及用尘、高低温剧烈变化等恶劣环境下应用PLC的广泛性，户对PLC控制系统运行可靠性要求的进一步提高，都要求我们必须对PLC控制系统的抗电磁干扰、冗余设计和软件抗干扰等做进一步的研究。

图3

抑制冲击电流的接线

击电流大的负载时，必须考虑输出晶体管和双向可控硅安全性。使用反复通断电动机等冲击电流大的负载时，负载的冲击电流应小于冲击电流耐量值的5O%。措施有以下两种，如图3所示。

1PLC控制系统中漏电流和冲击电流的处理

1.1漏电流的处理

输入漏电流及处理：当使用双线式传感器，如光电传感器、1）

接近开关或带氖灯的限位开关等作为输入装置与PLC连接时，

由于这些元件在关断时有较大的漏电流，会引起输入信号错误接通。漏电流小于1.3mA时一般没有问题；如果大于1.3mA，为防止信号错误接通的发生，可在PLC的相应输入端并联一个泻放电阻，以降低输入阻抗，减少漏电流的影响。如图1。

串联法：在负载回路中串入限流电阻R，如图3(a)。但这1）

样会降低负载的工作电流。

并联法：允许平时有少量电流（约额定电流的1/3）经电2）

源及电阻R流过负载，限制启动电流的冲击幅度。如图3(b)。2PLC控制系统的电磁兼容性设计

PLC直接与检测设备和被控对象相连，现场的各种电磁干扰对它的正常运行会造成很大的影响。

2.1.输入输出通道的抗干扰设计

选用l/O模块时应考虑到：绝缘的输入输出信号和内部回

路比非绝缘的抗干扰性能好；无触点输出比有触点输出产生的干扰小；输入模块允许的输入信号ON-OFF电压差大，抗干扰性能好，对抗感应电压有利等。从抗干扰的角度考OFF电压高，虑，在干扰大的场合和安装在控制对象侧的l/O模块，使用绝缘型的l/O模块较好。

（1）电感特性分析

电感L两端的电压V可表示为：

V=-Ldi

图1输入漏电流的处理图2输出漏电流的处理

泻放电阻的阻值和功率,可按下式计算：

R!17.15K!

W"2.3W

式中：l—设备的漏电流，mA；R—泻放电阻值，K!；W—泻放电阻的功率，W。

输出漏电流及处理：对晶体管或可控硅输出型PLC，其2）

输出接上负载后，由于输出漏电流会造成设备的误动作。为了防止这种情况，可在输出负载两端并联旁路电阻，如图2。

旁路电阻的电阻值，可由下式确定：

UR!ON

如果流过电感L的电流突然变化，就会在电感L两端产生很大的瞬态电压。一般当流过电感的电流突然中断时，电感上感应的电压为电源电压的2O~2OO陪。这些在电感中存储的能量大部分会以火花放电的形式损耗掉，对触点和元器件等有严重损伤，而且也是辐射噪声和传导噪声的来源之一。所以，必须对含有电感性负载的电路进行保护。

（2）输入信号的抗干扰设计

输入端有感性负载时，为了防止反电动势损坏模块，在交流信号输入负载两端并联RC浪涌吸收器或压敏电阻RV；在直流信号负载两端并联续流二极管VD或压敏电阻RV或稳压二极管VS或RC浪涌吸收器等。

如图4(a)所示，一1)交流信号输入时，R、C的选择要适当，般参考数值为：负载容量在1OVA以下时，选用12O!、负O.1"F；

式中：UON—负载开启电压，V；R—旁路电阻，K!；l—输出漏电流，mA。

一般漏电流l的大小：晶体管输出（DC24V）,为O.1mA；可控硅输出，AC1OOV为2mA；AC2OOV为5mA。

1.2冲击电流的处理

一般PLC内晶体管或双向可控硅(双向晶闸管)输出单元，

能够承受1O倍自身额定电流的浪涌电流。若连接象白炽灯等冲

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载容量在10VA以上时选用47!、0.47"F。如用压敏电阻，则其额定电压应大于1.3倍的电源峰值电压。

图4输入信号的抗干扰措施

2)直流信号输入时,如图4(b)所示，二极管的额定电压应大于电源电压的3倍，额定电流应不小于1A。如用压敏电阻，则其额定电压应大于1.3倍的电源电压。如用稳压二极管，则其电压、电流应大于电源电压和负载电流。如果与输入信号并联的感性负载大时，最好使用继电器中转。

（3）输出信号的抗 …… 此处隐藏：7522字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……