如何提高系统的可靠性
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近年来随着国内经济形势的不断发展，各行各业的微型技术也不断涌出，尤其在高级电工维修阶段出现了可编程序控制器（以下简称PLC）。此程序控制器已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，从而进一步取代了传统的继电器和接触的逻辑控制。何谓可编程序控制器（PLC）？是指在程序控制器和微机控制的基础上发展起来的微机技术跟继电器常规控制概念相结合的产物，从宏观上讲，PLC 是一种计算机系统，比一般计算机拥有更强的更有利的与工业过程相连接的输入输出接口，现阶段已成为自动化控制系统的基本装置。运用此控制系统，其工作可靠性比单纯继电器和接触器控制大大提高。但是维护以及提高此系统的可靠性也非常的重要，因为PLC系统的运用大多处于震动大、 灰尘多、 电磁干扰强等恶劣环境中。
要提高 PLC 控制系统可靠性， 一方面要求 PLC 生产厂家提高设备的抗干扰能力， 另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中多方配合解决问题， 有效地增强系统的抗干扰性能是关系到整个系统可靠运行的关键。下面本人将从三个方面对其系统的可靠性进行研究：PLC &硬件电路，通过软件编程提高可靠性，外围电路和执行器件。
第一部分：PLC &硬件电路
PLC 的可靠性大多依附于硬件设备，尤其当遭遇环境恶劣时对其影响很大，因此章节本人将从PLC使用的环境、安装、电源、输入、输出电路等进行一系列的分析。
1.1 PLC 的安装环境
PLC 由于在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施， 因此可直接在工业环境中应用。PLC 使用环境温度通常在 0～55℃范围，应避免阳光直射， 安装位置应远离发热量大的器件， 保证足够大的散热空间和通风条件。目前 PLC 的整机平均无故障工作时间一般可达 5～10 万小时。但工作环境过于恶劣或安装使用不当时， 可靠性会降低。环境湿度一般应小于 85%， 以保证 PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、 浓雾或粉尘的场合， 需将 PLC封闭安装。如果 PLC 安装位置有强烈的震动源， 应采取相应的减振措施， 避免有过度的振动和冲击。
1.2 PLC 的接地
PLC 安全可靠运行的重要条件是要保证良好的接地，基本原则是单点接地， 即将整个装配表面接到低阻抗地的参考点， 这个连接应具有极低的直流电阻（<100 欧姆）和高频阻抗. 为了防止其他电源线的干扰应为PLC 接专用地线。并且尽量与其他设备分开，同时接地线要足够粗，电阻要小，接地点尽可能与PLC 距离减少。
1.3 PLC 的输入设备及输出电路
影响控制系统可靠性的重要因素之一开关量输入信号， 通常使用的有按钮、 选择开关、 行程开关、 限位开关、 接触器或继电器的常开、 常闭触点等， 其器件质量的优劣、接线方式以及是否牢固。在设计时， 应尽量选用可靠性高的元器件。模拟量输入信号常用的有 4～20mA、0～20mA直流电流信号；0～5V、 0～10V直流电压信号。电源为直流 24V。 在布线时， PLC 的交流线与直流线应分开走线。 开关量与模拟量的输入 / 输出线也要分开敷设， 后者最好使用屏蔽线。输入 / 输出线与系统动力线更要分开布线， 并保持一定距离。PLC 的开关量和模拟量输入信号， 会由噪声的干扰、 开关的误动作、 模拟信号误差等因素的影响， 会形成输入信号的错误， 严重时将引起程序判断失误， 造成误动作。 因此应选择可靠性高的电路设计，并在软件编程时采取措施来抑制错误信息， 提高系统的可靠性。
对于开关量输出， PLC 的输出有继电器输出、晶闸管输出、 晶体管输出 3 种形式， 具体选用哪种形式的输出，应根据负载要求来决定。选择不当会降低系统可靠性， 严重时可能导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载， 晶体管输出只能用于直流负载。此外， PLC 的输出端子带负载能力是有限的， 如果超过了规定的最大限值， 必须外接继电器或接触器， 才能正常工作。PLC 输出电流的额定值是与负载性质有关的。额定负载电流还与温度有关， 当工作环境温度高时， 额定负载电流相应减小。
第二部分：通过软件编程提高可靠性
通过研究发现，PLC 系统内部由定时器、计数器、辅助继电器等一系列软元件组成，适当的利用软元件设计一些程序可以有效的提高PLC 的可靠性和安全性。例如，在软件设计时根据需要使用动作优先程序。
在日常生活办公中完善PLC 程序不仅要满足现场流程和系统控制的要求，还要根据实际情况选用软件编程方法进行信号相容性检查。这其中包括：各个信号的时序是否正确，模拟值的变化范围是否正常等。
同时本人认为， 可以适当的采取时间故障检测法，联锁控制等方法，充分利用PLC 的软硬件精心设计电路和程序，充分安全快速的提高系统的可靠性。
第三部分：外围电路和执行器件
在实际运用中PLC 本身的可靠性较高，故障率低。然而外围电路器件如继电器、电磁阀等零件的故障率却比较高，此类故障不会因元件本身而造成PLC 的运行，直到造成后果时才会被发现，因此对系统可靠性的影响很大。
因此要从两个方面来防止此现象的发生：第一， 选用高质量的元器件。 第二，在对电路设计和软件编程时要对引起故障率频发的外围器件的工作状态进行反复的检测， 当有故障发生时及时给出报警信息、自动停机等措施，以免引起严重后果。
以及在同一环境下，对变频器要单独合理的布线，将干扰减少到最小的影响，尽最大可能的提高系统控制的可靠性。
第四部分：总结
提高维护PLC 系统的可靠性与多种因素息息相关，因此使用PLC 的技术人员只有采取了正确的设计路线，选择质量高的元器件，通过不断的维护改善工作环境，以及编制健康安全的监控程序等措施才能使PLC 的可靠性不断的提升，以达到最好的状态。
参考文献：
[1]赵学敏主编，《机电检修技术精解》 北京大学出版社 2006
[2]王维江，韩广明主编，《电气运行与维修》 北极星工业出版社 2006