刍议如何提升PLC控制系统的可靠性设计

摘 要：随着电气自动化控制事业的不断发展，PLC控制系统的可靠性以及全面性在整个设计工作中占据着较为重要的作用。文章主要对PLC控制系统可靠性的影响因素进行分析，并对PLC控制系统的可靠性的相关参数进行阐述，从根本上提升PLC控制系统的设计方法进行比较。

关键词：PCL控制系统；可靠性；设计

在现代工程实践过程中，PLC可编程控制器大多数作为各种生产过程的控制系统的零部件来使用，PLC的应用大大提升了控制系统、设备以及工作的可靠性，比以前的继电器-接触器控制系统具有较为显著的优势。随着生产过程控制自动化程度要求的不断提高，整个系统的可靠性要求也开始有所转变。[1]

1 影响PLC控制系统可靠性的因素以及衡量方法

PLC控制系统一般有生产现场设备以及PLC构成，任何设备运行系统组成部件出现故障都会对系统的正常运行产生影响。[2]所以对系统的可靠性影响因素进行分析，是提升可靠性设计、控制系统顺利运行的基础。

PLC系统工作的可靠性较为明显，根据有关数据统计，在PLC控制系统出现的各种故障中，PLC故障仅占5%。PLC控制系统的故障一般出现在生产现场设备中，占整个系统故障的95%，与PLC相接的输出、输入设备可靠性对于PLC控制系统的影响较为明显。

一般情况下用来衡量PLC控制系统稳定性与可靠性数值的有失效率λ、可靠度R（t）以及平均故障间隔时间MTBF、可用性V等不同的参数，由于PLC控制系统的可靠性模型一般被看成串联结构，具体含义如图1所示。

2 做好PLC控制系统的可靠性设计工作

对于整个电控系统来分析，要想顺利完成可靠性的设备及工作，就要先对系统可能出现的各种故障进行预防以及预测，明确系统的薄弱环节以及潜在隐患，在完成整个设计预测以及设计改进工作之后，从而保证系统满足可靠性的具体要求，可靠性设计的方法主要包括对各种可靠性的设计准则进行贯彻与制定，科学合理的选择以及使用零部件和元器件，从根本上完成降额设计、冗余设计、耐环境设计、电磁兼容设计以及动态设计等工作。

PLC作为一种可靠性较高的控制装置，输出执行元件的可靠性以及输入信号元件的可靠性是保证各种控制系统可靠性的主要的元器件。[3]因此，只有使用高质量的元器件，才能够顺利完成对高故障率的元件实施故障以及状态监控的诊断工作。利用PLC内部的软元件来屏蔽各种错误输入的信号。对于较为关键的部位，可以通过冗余设计来完成整个可靠性的工作。

2.1 使用高质量的元器件以及成熟的技术

要想保证PLC控制系统设计工作的顺利完成，成熟的技术在整个系统设计工作中占据着较为重要的地位。在对软件程序以及硬件电路进行设计，若存在某种缺陷，当发生各种破坏现象时，将会出现比较严重的后果。

选择高质量的元器件，是保证系统可靠性的前提条件，元器件的可靠性主要分为两种：使用可靠和固有可靠，使用可靠主要是指设计工作人员所作出的正确使用以及选择；固有可靠则是指通过元器件的制造以及设计来完成。

2.2 设计科学的故障检测程序

在PLC控制系统运行过程中，还可能用到逻辑错误检测法，各种输出、输入信号以及中间记忆装置之间都存在确定的逻辑关系，各种逻辑关系的异常都会导致控制系统发生严重的故障。[4]所以，首先可以对较为常见的逻辑异常故障程序进行编写，并将其加入到用户程序中。

2.3 通过PLC内部定时器来屏蔽输入的信号错误

在生产机械运动的控制过程中PLCD的应用较为广泛，部分机械运动速度相对均匀，整个运动时间与行程关系较为明确。因为现场工作环境较为恶劣，在实际操作过程中受到各种振动等其他原因而导致系统误动作的出现。如果在进行编程时，使用两个内部定时器，并在PLC正常的发出信号时间内进行采样，屏蔽掉其他时间段可能出现的各种错误信号，从根本上提升PLC输入信号的科学性以及可靠性。

3 结束语

PLC系统本身可靠性相对较高时，对于控制系统的可靠性产生影响的因素主要是PLC接口的输入元件和输出执行元件，选用高质量的元器件以及成熟的技术，利用PLC内部各种软元件，设计PLC控制系统的故障检测程序以及诊断程序，避免出现输出元件的错误动作，对较为重要的元件进行硬件以及软件保护，合理有效地配置PCL以及软件和硬件资源的冗余措施，从根本上保证控制系统运行的可靠性以及安全性。

参考文献

[1]石磊，陈亚娜.PLC控制系统的可靠性研究[J].机电产品开发与创新，2009，2：165-166+169.

[2]欧阳雄，宁振忠.PLC控制系统的可靠性设计研究[J].电子世界，2014，16：92.

[3]何继贤.PLC控制系统的可靠性设计[J].电子制作，2014，3：204.

[4]邢思远.PLC控制系统的可靠性设计与研究[J].科技创新导报，2014，22：57.