PLC控制系统的可靠性研究分析

2011-07-07 12:13:23来源: 互联网

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。

提高PLC控制系统可靠性的方法#e#3 提高PLC控制系统可靠性的方法

 

  3.1 重视安装

  提高PLC控制系统可靠性是一项长期、持久的工作。首先,施工和安装是非常重要的环节,必须严格把关,这样可减少投产故障率。其次,要保证检修质量,特别是技改线路改动和系统改造,是目前的当务之急。否则,几年的系统改造后,大量线路的更换,线号丢失及程序变更,该记录备份的没有做记录等。致使维护工作量加大,可靠性得不到保证。这一项是人们极易疏忽的,必需引起高度重视。

  3.2 老化筛选法

  通常我们用“老化筛选”的方法,就是结束“早期”,延长“偶然期”,“损耗期”及时更换来提高PLC系统的可靠性。该方法主要用于不可修复元件。PLC控制系统的失效率是与时间有关。我们将设备元件的故障率y(t)随时间变化划分为三个时期进行分析,如图2所示。这种变化曲线通常称故障率曲线也称为浴盆曲线。

  

 

  从图2可以看出:

  (1)早期故障较高(O~t0期间)。主要是由于系统内在设计错误、元器件质量、安装和工艺缺陷等不合理原因引起,但随时间的增加故障率迅速降低。这一时期的主要任务是尽早找出不可靠的因素使系统尽快稳定下来。

  (2)偶然期故障期(t0~t1期间)比较稳定,也可称为随机故障期。此时期故障是随机发生的,系统的故障率最低而且稳定,可视为常数。这一时期是系统的最佳状态期,在运行中应以加强维护延长这段时期的时间,应做好定期检修和维护工作。

  (3)损耗期(t1之后)故障率上升,这是因为常时间以来构成系统的某些零件已经老化耗损,寿命衰竭机械和电气磨损以及绝缘的老化所引起。在这段时期中大部分元件要开始失效。如能事先知道损耗开始的时间,事先更换元器件,延长系统的有效寿命。推迟耗损故障期的到来。

  4 PLC控制系统的安全设计方法

  尽管PLC的运行是安全、可靠的,作为一个系统来说,稳定可靠仍然是不可忽视的问题.系统安全设计要充分利用PLC的特点,使PLC的运行能真正达到安全、可靠。

  (1)硬件保护。主要包括:联锁保护、限位保护和急停保护等。

  (2)软件保护。主要包括:联锁保护、限位保护、限时保护和自检保护等。PLC是利用存储程序进行控制,用存储的程序进行安装保护,也可以使其只执行正确的操作,而拒绝错误的命令。软件保护主要利用自检信息及时发现隐患,清除故障;也可针对工程的特点,自编诊断程序而排除故障,以确保PLC可靠、稳定、安全运行。

  5 PLC控制系统可靠性的管理

  5.1 人的管理

  随着科技的发展,自动化的科学含量不断的提高。这将对工作人员的素质提出更高的要求。工作人员不但要熟悉设备情况、检修、规划和设计等;而且还要懂得计算机以及具有一定技术水平。因此,必须从人员的培训力度、培训方式和培训内容等着手。不断提高工作人员的业务素质和思想素质,才能胜任其工作岗位。

5.2维护管理

  PLC控制系统的可靠性,其主要因素还是要做好后期的维护管理工作,维护设备主要部位:供电电源,外部环境、安装状态、电源(Ps)、中央处理单元(CPU)、信号模板(SM)及寿命元件输人、输出中间继电器等外围设备等。

  6 结束语

        只要在实际工作中,善于观察,善于总结积累经验,就可以充分考虑到对PLC.的各种不利因素,在实际应用中采取适当措施;使控制系统可靠、安全地运行。

关键字:控制  控制系统  系统  可靠

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0707/article_6992.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
控制
控制系统
系统
可靠

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved