PLC是专门为工业控制设计的,在设计和制造过程中采取了多层次抗干扰、精选元器件的措施。它可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作,运行的稳定性和可靠性较高。PLC是以集成电路为基本单元的电子设备,内部处理不依赖于触点,元器件的寿命长,平均无故障工作时间高。
工业生产一般对控制设备可靠性要求很高,要求它有很强的抗干扰能力,能在恶劣环境下可靠地工作。平均故障间隔时间长、故障修复时间短,这是PLC控制优于微型计算机控制的一大特点,一般PLC平均整机无故障时间可长达几万~几十万小时。PLC本身具有很强的自诊断功能,保证在“硬核”(如CPU(中央处理器)、RAM(随机存取存储器)、I/O总线等)都正常的情况下执行用户程序。一旦出现CPU故障、RAM故障或I/O故障就立即给出CPU出错信号并停止用户程序的执行,切断所有输出信号等待修复。有些高档PLC具有CPU并行操作,若某个CPU出了故障,系统仍能正常工作并给出“带病”工作信号,要求修复出现故障的CPU,这就增加了PLC工作的可靠性。
为了提高工作可靠性及其抗干扰能力,各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施,使PLC除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行等待修复外,还使PLC具有了很强的抗干扰能力。PLC在其硬件、软件上采取的主要措施有:
(1)硬件措施
1)屏蔽:对电源变压器、CPU、编程器等主要部件,采用导电、导磁性能良好的材料进行屏蔽,以防外界干扰。
2)滤波:对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波,以消除或抑制高频干扰,也削弱了各种模块间的相互影响。其滤波时间常数一般为10~20ms。
3)电源调整与保护:采用性能优良的开关电源。对微处理器所需的+5V电源采用多级滤波,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
4)隔离:在微处理器与I/O电路之间采用光电隔离措施,有效地隔离I/O间电的联系,使工业现场的外部电路与PLC内部电路之间电气上隔离,减少故障和误动作。
5)采用模块式结构:该结构有助于在故障情况下短时修复,一旦查出某一模块出现故障,就能迅速更换,使系统恢复正常工作,同时也有助于加快查找故障原因。(www.xing528.com)
(2)软件措施
PLC具有良好的自诊断功能,一旦电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采取有效措施,以防止故障扩大。
1)故障检测:软件定期检测外界环境,如掉电、欠电压、强干扰信号等,以便及时处理。
2)信息保护和恢复:当偶发性故障条件出现时,不破坏PLC内部信息,一旦故障条件消失,就可恢复正常,继续原来的工作。
3)设置了警戒时钟(WDT):如果程序循环时间超过了WDT规定时间,那么预示程序进入了死循环,立即报警。
4)加强对程序的检查和校验:一旦程序有错,立即报警并停止执行。
5)对程序及动态数据进行电池后备:停电后利用后备电池供电,有关状态及信息就不会因此而丢失。
PLC的出厂试验项目中,有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V,上升时间为1ns,脉冲宽度为1μs的干扰脉冲。一般,平均故障间隔时间可达几十万~上千万小时,制成系统亦可达4~5万h甚至更长时间。大型PLC还可以采用由两个CPU构成的冗余系统或由3个CPU构成的表决系统,使可靠性更进一步提高。
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