PLC自动控制系统可靠性的探讨

1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者董淑振学号 20811p16 系部机电学院专业机电一体化题目我国先进制造技术发展现状指导教师王春峰评阅教师完成时间：年月日我国先进制造技术发展现状摘要： 在工业自动化领域，可编程控制器（programmable logic controller，plc ）作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，而且是以微处理机为基础，综合了计算机技术、 自动控制技术和通信技术等现代化科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。 同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。因此，plc 的可靠性也直接影响到工业企业的安全生产和运行，探讨提高 plc 控制系统可靠性的方法具有

2、十分重要的意义。本文介绍了 plc 的发展、现状与应用， 及三菱的 fx系列的 plc 的基本结构和原理，还主要对影响 plc 可靠性的因素进行分析，并提出了一些适当的措施来减少对整个系统的干扰。关键字： 先进制造技术；现状；发展趋势；措施；短板plc automatic control system reliability are discussed abstract:in industrial automation field, plc (programmable controller, plc) questions, to become the most as automatic con

3、trol equipment foundation of the automation system, and based on micro processor, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology, modern technology and developed a kind of new-style industrial automatic control device. but also to the industrial control has

4、 brought an unprecedented special changes. therefore, plc reliability also directly affect the industrial enterprises safety production and operation, to study and improve the reliability of plc control system method has the extremely vital significance.this paper introduces the present situation an

5、d the development, plc, and the application of mitsubishi fx series the basic principle and structure of plc, also mainly influence factors of reliability analysis of plc, and proposes some appropriate measures to reduce the interference of the whole system. key words:plc; industrial automatic contr

6、ol; influence; reliability; measures 目录第 1 章绪论 . - 4 - 1.1 plc 自动控制系统的简介 . - 4 - 1.1.1 传统继电器控制的缺点与plc的兴起. - 4 -1.1.2 plc也需要面对的问题. - 5 -1.2 plc 自动控制系统的发展现状与应用 . - 5 - 1.2.1 plc的发展概况 . - 6 -1.2.2 目前影响推广 plc的主要原因与应用 . - 6 -1.2.3 plc的发展趋势 . - 8 -第 2 章 plc 自动控制系统的基本结构与原理. - 9 - 2.1 plc 自动控制系统的基本组成与结构 . -

7、 9 - 2.1.1 plc自动控制系统的硬件. - 9 -2.1.2 plc自动控制系统的软元件. - 11 -2.2 plc 自动控制系统的工作原理 . - 13 - 2.2.1 fx系列 plc工作原理 . - 13 -2.2.2 plc编程语言及方法 . - 14 -第 3 章探讨影响 plc自动控制系统可靠性的因素与建议 . - 15 - 3.1 影响 plc可靠性因素的分析. - 15 - 3.1.1 plc自动控制系统的干扰分析. - 15 -3.1.2 探讨如何提高 plc的可靠性 . - 16 -3.2 对 plc的展望 . - 21 - 总结. - 21 - 致谢. - 2

8、2 - 参考文献 . - 22 -第 1 章 绪论可编程序控制器（ plc ）是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。随着科学技术的发展，plc在工业控制中的应用越来越广泛。plc 自产生至今只有30 多年的历史 , 却得到了迅速发展和广泛应用, 成为当代工业自动化的主要支柱之一，未来的工业生产中,plc 技术和机器人以及 cad/ cam 技术将并列成为实现工业生产自动化的三大支柱，鉴于 plc 这种新型工业控制装置在工业应用中的重要性和广泛性, 为适应工业生产自动化发展的需求， 即对 plc自动控制系统设计及可靠性的探讨有着重要的意义。1.1

9、plc 自动控制系统的简介plc 是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从广义上讲，plc是一种计算机系统，比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，并已成为自动化控制系统的基本装置。 plc已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，已基本取代了传统的继电器和接触器的逻辑控制。用 plc来控制系统设备， 其工作的可靠性要比单纯继电器和接触器控制大大提高。plc是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，因此近年来在工业自动控制、机

10、电一体化、 改造传统产业等方面得到了广泛的应用。1.1.1 传统继电器控制的缺点与plc的兴起在工业自动化领域，plc 作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。使用 plc的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。 虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于plc的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。（1）控制继电器存在的缺点：今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。 但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电

11、器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作， 引起严重的后果。 再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备， 其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下， 大的继电器将产生大量的热及噪声， 同时也消耗了大量的电能。 并且继电器控制系统必须是手工接线、 安装，如果有简单的改动， 也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。（2）可编程序控制器的优势、特点及功能：可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械

12、数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了plc的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。相对于传统继电器具有几大显著的特点：可靠性高，抗干扰强；功能强大，性价比高；编程简易，现场可修改；配套齐全，使用方便；寿命长，体积小，耗能低；系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便等特点。1.1.2 plc也需要面对的问题plc 作为新一代的工业控制装置, 因其本身具有高可靠性、较强的工业环境适应性以及编程简单、 操作方便等特性 , 而在工业领域得到广泛应用。 但随着 plc应用场合越来越广、应用环境越来越复杂, 所受到的干

13、扰也越来越多 , 如温度过高、湿度过大、噪声干扰、振动和冲击过强， 以及电磁干扰严重， 安装使用不当，加上外围电路的抗干扰措施不力，输入输出线间干扰、 感应电动势、 机械触点抖动等等，这些都可能造成plc控制系统可靠性降低 , 不能正常工作，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运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行，因此, 分析影响 plc控制系统可靠性的因素 , 研究其解决措施 , 对于提高 plc 控制系统可靠性具有重要的作用 , 对于 plc的进一步推广应用也具有普遍意义。1.2 plc 自动控制系统的

14、发展现状与应用1.2.1 plc 的发展概况可编程控制器最早出现在美国，1968 年，美国的通用汽车公司（gm ）提出了研制一种新型控制器的要求， 并从用户角度提出新一代控制器应具备的十大条件，条件提出后，立即引起了开发热潮。1969 年，美国数字设备公司（ dec ）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器（ plc ） ，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到20世纪 70年代中期以后，特别是进入20 世纪 80 年代以来， plc已广泛地使用 16 位甚至3

15、2 位微处理器作为中央处理器。输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路， 使 plc在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的plc已不仅仅具有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、pid 调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器更为合适。plc 是微机技术与传统的继电器- 接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、 灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得

16、设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看， 在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点， 可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。 目前，可编程控制器已成为工业自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。我国也从 1974 年也开始研制 plc 。如今，plc已经大量应用在进口和国产设备中，各行各业也涌现了大批应用plc改造设备的成果，并且已经实现了plc的国产化，现在生产的设备越来越多的采用plc作为控制系统。因此，了解plc的工作原理， 具备设计、 调试和维修 plc控制系统的能力， 已经成为现代工业对电气工作人员和工科

17、学生的基本要求。1.2.2 目前影响推广 plc的主要原因与应用plc不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能， 而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来， 扩展了 plc的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。 而且随着其性能价格比的不断提高，其用途大致有以下几个方面。（1）顺序控制顺序控制是 plc最基本、应用最广泛的领域。 所谓的顺序控制， 就是按照工艺流程的顺序，

18、在控制信号的作用下， 使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。 plc具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、 多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、 限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、 管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。（2）闭环过程控制以往对于过程控

19、制的模拟量均采用硬件电路构成的pid 模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在完全可以采用plc控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而可靠性更高，容易实现复杂的控制和先进的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。（3）运动位置控制plc可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（ cnc ）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息， 经处理与计算， 发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机， 使机床按预定的轨道运动， 以完成多

20、轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削、机器人、电梯等应用中。（4）生产过程的监控和管理plc可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（hmi ）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与plc相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、 选择开关、 信号指示灯， 及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。plc可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、 ascii 字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，

21、如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。 pid 回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。（5）网络特性plc可以实现多台 plc之间或多台 plc与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。 通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离的监控。 通过调制解调器和公用电话网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过电话线对控制系统进行远距离监控。1.2.3 plc 的发展趋势

22、plc 之所以有生命力， 在于它更加适合工业现场和市场的要求，plc 经过了几十年的发展， 实现了从无到有， 从一开始的简单逻辑控制到现在的运动控制、过程控制、数据处理和联网通信，随着科学技术的进步，plc 还将有更大的发展，主要在以下几个方面。（1）从技术上看， 随着计算机技术的新成果更多地应用到plc 的设计和制造上，plc 会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展。（2）从规模上看，随着 plc 应用领域的不断扩大，为适应市场的需求，plc会进一步向超小型和超大型两个方向发展。（3）从配套性上看，随着 plc 功能的不断扩大， plc 产品会向品种更丰富

23、、规模更齐全的方向发展。（4）从标准上看，随着 iec1131标准的诞生，各厂家 plc 或同一厂家不同型号的plc 互不兼容的格式将被打破， 将会使 plc 的通用信息、 设备特性、 编程语言等向iec1131标准的方向发展。（5）从网络通信的角度看， 随着plc 和其他工业控制计算机组网构成大型控制系统以及现场总线的发展，plc 将向网络化和通信的简单化方向发展。第2章 plc自动控制系统的基本结构与原理2.1 plc自动控制系统的基本组成与结构下面以三菱公司的 fx系列产品为例，加以说明。fn 系列plc 是由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能模块构成的。基本单元包括 cpu 、存储

24、器、 i/o 单元和电源，是 plc 控制的核心；扩展单元是扩展i/o 点数的装置， 内部有电源；扩展模块用于增加 i/o 点数和改变 i/o 点数的比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。扩展单元和扩展模块内无cpu ，必须与基本单元一起使用。特殊功能模块是一些特殊用途的装置。下面介绍plc 基本单元的硬件和软件。2.1.1 plc 自动控制系统的硬件 plc硬件主要由中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、扩展接口和存储器接口组成，如下图图2-1 硬件结构框图图2-2 plc 系统结构示意图输输系用i/o通外部设备现场用户输出设备微处理器（ cpu）运算器控制器出部

25、件入部件统存储器户存储器扩展接口讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110v/220v 市电plc 基本单元plc 系统结构示意图图2-3fx 系列plc 硬件配置图2.1.2 plc 自动控制系统的软元件plc 内部有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的。（1）软组件：即软继电器，是 plc 中的电子电路或存储器，与物理的继电器具有相同的功能。特点： 1） 软组件具有无数个常开、常闭触点，可以无限次的使用。 2） 可以做为 plc 的存储单元，每个单元为一位，称为

26、位组件，位组件可以组合使用， 如k4m0 ，表示m0m15 16位的字符。 3） 软组件的编号由一个表示功能的字母和数字组成，如x000，输入/ 输出软组件的数字序号为八进制的，其余为十进制。（2）fx2n 系列plc 的软元件分类：1）输入输出继电器 2）辅助继电器 3）状态软元件 4）定时器 5）计数器 6）数据寄存器 7）指针 8）数据类软元件注：输入与输出继电器序号为8进制，如 x010 表示第 8个输入端口下面例举一些软元件控制示意图：图2-4 plc 控制系统的示意图y0comx0x0com1y0x0x1y0梯形图电源公共端输入继电器输出继电器公共端输出端子输出负载图2-5 普通定

27、时器控制示意图图2-6 计数器控制示意图2.2 plc自动控制系统的工作原理2.2.1 fx 系列plc 工作原理plc 的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行用户程序完成控制任务。但是，计算机与plc 的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式，而plc 则采用循环扫描的工作方式1、基本的工作模式（1）运行 run 当处于运行工作的模式时，plc 进行内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环工作。（2）停止 stop 当处于停止工作的模式时，plc 只进行内部处理和通信服务等内容。2、执行程序的三个阶段（

28、1）输入处理（2）程序执行（3）输出处理3、工作特点（1）分时处理设定值rstc0c0k10y0012345678910x10x11y0c0 当前值也可以间接设定x10x11c0（2）周期循环扫描图2-7 plc 工作原理图2.2.2 plc 编程语言及方法编程语言及方法基本上有这几种：1) 梯形图语言 2 ）指令表（助记符）语言3）顺序功能图 4) 能块图： 类似于数字逻辑电路的编程语言 5) 结构文本： 大中型plc 中可以实现复杂的数学运算例如：内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理输入数据暂存区输出数据暂存区运行停止第3章 探讨影响 plc 自动控制系统可靠性的因素与建议3.1 影响

29、plc 可靠性因素的分析随着plc 应用场合越来越广、 应用环境越来越复杂 , 所受到的干扰也越来越多,这些都可能造成 plc 控制系统可靠性降低 , 不能正常工作，导致无法挽回的经济损失。因此 , 分析影响 plc 控制系统可靠性的因素, 研究其解决措施 , 对于提高 plc 控制系统可靠性具有重要的作用, 对于plc 的进一步推广应用也具有普遍意义。因此从两大方面来考虑：（1）plc 的外围设备来考虑分析 plc 的可靠性（2）plc 的软件程序来考虑分析控制系统的可靠性根据这些因素提出合理的建议，以及尽可能地完善plc 的可靠性3.1.1 plc 自动控制系统的干扰分析plc 可编程控制

30、器是专为工业控制而设的，在设计和制造过程中，采取了多层次多方面的抗干扰措施， 使得系统可以在恶劣的工业环境下与强电设备一起运行工作。运行的稳定性和可靠性很高，plc 整机平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算技术的发展，plc 的功能也越来越强，使用也越用越方便。但是，整机的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在设计和安装plc 系统过程中采取相应的措施，才能保证整个系统完全可靠地工作。如果plc 的工作环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重或安装使用不当等，都会直接影响plc 的正常、安全、可靠地运行， 加上外围电路的抗干扰措施不力，而使整个控制系统的可

31、靠性大大降低，甚至出现故障。因此，在系统设计时应予以充分的考虑，在硬件上进行适当配置并辅以相应的软件，以实现系统故障的防范。plc 控制系统的可靠性的稳不稳定直接影响到企业的安全生产和经济运行， plc 系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。因此，分析研究 plc 应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。要提高 plc 控制系统的可靠性，一是在外部的硬件上采取措施; 二是在软件内部中设计相应的保护程序。（1）现场条件输入给 plc 信号出错的影响有： 1) 造成传输信号线中断，如：短路或断路（可能机械拉扯，线路自身老化，线的质量差易磨损），当传输信号线出故障时，现场工作的信号无法传送给 p

32、lc ，也造成输出的控制出错； 2) 机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，plc 却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于plc 扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，也造成错误的控制； 3) 现场变送器， 机械开关自身出故障， 如触点接触不良， 变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。（2）执行机构出错的影响有： 1) 控制负载的接触不能可靠动作，虽然plc 发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作； 2) 控制变频器起动， 由于变频器自身故障， 变频器所带电机并没按要求工作；3) 各种电动阀、 电磁阀该开的

33、没能打开， 该关的没能关到位， 由于执行机构没能按 plc 的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。（3）各种干扰源 1）元器件布局不合理造成内部信号相互串扰；plc 控制系统线路中有电源线、输入、输出线和接地线， 布线不恰当则会造成电磁感应和静电感应等干扰； 2）杂乱的无线电波信号、 外界的高频加热器和供电电源电压、电流剧烈波动和高次谐波的干扰等； 3）按钮、继电器等工作时触点间产生的电弧，雷击和静电产生的火花放电的干扰； 4）各类电磁干扰等。3.1.2 探讨如何提高 plc 的可靠性 plc是为工业而设的控制设备。但影响可靠性的因素也蛮多，如电磁干扰、外围的湿度、 电源电压、

34、 输入和输出连接线和 i/o 电路、一些执行机构的开关啊，机械触头啊，内部软件系统啊等易受到干扰时， 会使控制系统的可靠性受到影响。下面针对 plc 影响可靠性较大的提出一些建议：（1）对plc 工作环境的要求：除了为特殊工作环境而设计的plc 外，一般plc工作的环境温度应在 055的范围，并要避免太阳光直接照射；安装时要远离大的热源，保证足够大的散热空间和通风条件；空气的相对湿度应小于85% ，不结露，以保证 plc 的绝缘良好。 plc 应避免安装在有振动的场所；对振动源允许的条件则应按照产品说明书的要求，安装减振橡胶垫或采取其他防振措施。空气中有粉尘和有害气体时，应将plc 封闭安装。

35、（2） 对电源的要求： 1） plc 应直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电，以减少电机启停和其他因素给plc 带来的直接影响； 2 ）不同的 plc 产品，对电源的要求也不同， 这里包括电源的电压等级、 频率、交流纹波系数和输入输出的供电方式等对电磁干扰较强、 而对plc 可靠性要求又较高的场合， plc 的供电应与动力供电和控制电路供电分开； 必要时，可采用带屏蔽的隔离变压器供电、串联lc滤波电路等； 3 ）在设计时，外接的直流电源应采用稳压电源，供电功率应留有20% 30% 的余量。对由控制器本身提供的直流电源，应了解它所能提供的最大电流，防止过电流造成设备的损坏。（3）对接地和接线

36、的要求：1）plc 的良好接地是正常运行的前提。在设计时，plc 的接地应与动力设备的接地分开，采用专用接地；如不能分开接地时，应采用共用接地；绝对禁止采用共通接地方法。 如图1所示，接地点应尽可能靠近 plc ，接地线的线径应大于4mm2 ，接地电阻一般应小于 10。图3-1 接地方法 2）plc 的接线包括输入接线和输出接线。输入接线的长度不宜过长， 一般不大于 30m ；在线路距离较长时，可采用中间继电器进行信号的转换。输入接线的com 端与输出接线的 com 端不能接在一起。输入接线与输出接线的电缆应分开设置。必要时，可在现场分别设置接线箱。 集成电路或晶体管设备的输入信号和输出信号的

37、接线必须采用屏蔽电缆；屏蔽层的接地端应为一点接地， 接地点宜在控制器侧。（4）安装与布线采取一定的抗干扰措施：plc 电源、 i/o 电源一般都采用带屏蔽层的隔离变压器供电, plc电源线 ,i/o 电源线 , 输入、输出信号线 , 交、直流线都应尽量分开布线，有的还需要屏蔽线，甚至还要接地。（5） 对i/o 电路及输入和输出端子信号的防护：1） 要提高现场输入给 plc 信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良； 2 ） 在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性；3） 当输入信号源与输出驱动的负载为感性元件时, 对于直流电

38、路应在其两端并联续流二极管; 对于交流电路 , 应在其两端并联阻容吸收电路。采用以上措施 , 可防止在电感性输入或输出电路断开时产生很高的感应电势或漏电流对plc 输入、输出端点及内部电源造成的冲击。4） plc是通过输入电路输入信号，因此输入电路的元器件质量的好坏和连接方式直接影响着控制系统的可靠性。比如：按钮、行程开关等输入开关量的触点接触是否良好、接线是否牢固等。在设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮的常开和常闭触点的选择也会影响到系统的可靠性。现以一个简单的起动、停止控制线路为例， 如图2和图3所示的是两个控制线路和它们的对应梯形图。 这两个控制线路的控制功

39、能完全一样，按下起动按钮，输出动作；按下停止按钮，输出断开；但它们的可靠性不一样。 我们假设输出断开为安全状态， 那么图 3的可靠性要比图 2的高。这是因为 sb1 、sb2 都有发生故障的可能， 而最常见的现象是输入电路开路。当采用图 3电路时，不论 sb1 、sb2 开关本身开路还是接线开路，输出都为安全状态，保证了系统的安全和可靠。（7）对执行机构可靠性研究：当现场的信号准确地输入给plc 后，plc 执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样才能确保执行机构没有出错， 按控制要求工作， 当执行机构没有按要求工作，又怎样才能发现并了解故障呢， 对此而应该做出以下措施： 当

40、负载由接触器控制时， 启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制， 启动时接触器是否可靠吸合， 停止时接触器是否可靠释放，这是应该了解的。当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间， 经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给 plc ，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。还要设计完善的故障报警系统在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统， 1级设置在控制现场各控制柜面板， 用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障

41、复位 / 灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮， 如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏， 应立即更换， 改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。 2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型， 工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。 3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行， 故障可在运行中排除， 这样就大大减少整个系统停止运行时

42、间，提高系统可靠性运行水平。（8）对plc 信号的软件程序的多做探讨：在程序设计时，设置一个定时器，作为监控程序部分， 对系统的运行状态进行检测。若程序运行能正常结束， 则该定时器就立即被清零； 若程序运行发生故障， 如出现死循环等， 该定时器在设定的时间到就无法清零， 此时plc 发出报警信号。 对于plc 系统的可靠性做了一个完全的保障。例如：图3-2 图3-2 检测程序图3-2中定时器 t1为检测元件， x001 为控制对象动作信号， x002为动作完成信号， m2 为报警或停机信号。假设被控对象的运行程序完成一次循环需要50s，则定时器 k值可取 510（t1为100ms 定时器）。当 x001=1 时，被控对象运行开始，t1开始计时；如在规定的时间内被控对象的运行程序能正常结束，则x002 动作，m1 复位，定时器 t1被清零，等待下一次循环的开始； 若在规定时间没有发出被控对象运行完成的动作信号， 则判断为故障， t1的触点闭合， 接通m2 发出报警信号或停机信号。plc 的干扰问题十分复杂， 因此plc 控制系统的可靠