PLC控制系统的可靠性研究分析

　　引言

　　福建三安钢铁公司的工程自动化系统采用SIEMENS S7—400PLC系统，由PLC做为控制站，工业型计算机做为操作站构成分布式结构，满足原料场、烧结厂、高炉、转炉及连铸等控制需求。如果环境恶劣，干扰强烈或安装使用不当，维护不到位，保护程序考虑不周等，都不能保证PLC正常、可靠、安全地运行。因此。讨论如何提高PLC控制系统可靠性问题十分重要。

　　1 主要技术性能及技术要求

　　(1)西门子S7—400控制系统要求设备工作环境温度20-25℃，防震、防尘、防电磁干扰，相对湿度20%-70%无冷凝;一个基架上模板的安排原则是：能够插入的模板数，受它们从超级背板总线取得的电流值的限制(具体参见各模板的技术要求)。

　　(2)多个机架配置的S7—400模板安排原则。接口模板总是位于3号槽，第1个信号模板的左边。每个机架上不应超过8个槽板，模板总是位于接口模板的左边。能插入的模板数受S7—400背板总线允许提供电流的限制，每1排或每1机架

　　总是电流耗量不能超过1.2 A。

　　(3)CPU工作时可选的电源：200—240 VAC、24 VDC。

　　(4)选用电源模板总电量不能低于或等于输入、输出单元的电流总耗量。

　　(5)CPU模板有后备电池，起防电程序丢失的功能。

　　(6)系统应单独接地，接地电阻R≤4 n。

　　2 影响PLC控制系统可靠性的主要因素

　　PLC控制系统的可靠性直接关系到整个生产效率和安全，不论是硬件、还是软件或者外围设备，只要其中某一环节出问题都将导致停产。因而它是讨论技术要求的首要因素。图1为分析PLC控制系统故障图。

　　由图1可见，只有5%的故障发生在可编程控制器中，这说明可编程控制器本身的可靠性远高于外部设备的可靠性，90%的故障发生在I/O模板中，只有10%的故障发生在控制器中。说明发生在可编程控制器CPU、存储器、系统总线和电源中的故障只占系统总故障的0.5%，而发生在I/O模板中的故障也只占系统全部故障的4.5%。分析可见，通常，在实际应用中往往从以下几方面来考虑。

　　

　(1)要注意外部设备的选择，缩短大量的维修时间。

　　(2)数据和程序的保护。大部分PLC控制系统都采用锂电池支持的RAM来存储用户的应用程序，一般一支电池的寿命为5年左右，用完后应用程序将全部丢失。因此一些重要的地方常采用存储卡来存储用户的应用程序。将程序及技术资料作为存档保存起来。以防后备使用。

　　(3)安装与布线要采取一定的抗干扰措施。一般PLC电源都采用带屏蔽层1：1隔离变压器供电，在有较强干扰源的环境中使用时，应将屏蔽层和PLC浮地端子接地，接地线面积不能小于2mm2。接地线要采取独立的方式，不能用与其它设备串联方式接地。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。开关量信号线与模拟量信号线也应该分开布线，后者应用屏蔽线，并且将屏蔽层可靠接地等等。