PCI001-508D

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１．短路保護(hù)

當(dāng)PLC輸出設(shè)備短路時，為了避免PLC內(nèi)部輸出元件損壞，應(yīng)該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。*好在每個負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。

    2. 互鎖與聯(lián)鎖措施

    除在程序中保證電路的互鎖關(guān)系，PLC外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施，以確保系統(tǒng)安全可靠地運行，如電動機正、反轉(zhuǎn)控制，要利用接觸器KM1、KM2常閉觸點在PLC外部進(jìn)行互鎖。在不同電機或電器之間有聯(lián)鎖要求時，*好也在PLC外部進(jìn)行硬件聯(lián)鎖。采用PLC外部的硬件進(jìn)行互鎖與聯(lián)鎖，這是PLC控制系統(tǒng)中常用的做法。

    3．失壓保護(hù)與緊急停車措施

PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時停電再恢復(fù)供電時，不按下“啟動”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動。這種接線方法的另一個作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機時，按下“停止”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，而與PLC毫無關(guān)系。

五、必要的軟件措施

    有時硬件措施不一定完全消除干擾的影響，采用一定的軟件措施加以配合，對提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

1. 消除開關(guān)量輸入信號抖動

 在實際應(yīng)用中，有些開關(guān)輸入信號接通時，由于外界的干擾而出現(xiàn)時通時斷的“抖動”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在繼電器系統(tǒng)中由于繼電器的電磁慣性一般不會造成什么影響，但在PLC系統(tǒng)中，由于PLC掃描工作的速度快，掃描周期比實際繼電器的動作時間短得多，所以抖動信號就可能被PLC檢測到，從而造成錯誤的結(jié)果。因此，必須對某些“抖動”信號進(jìn)行處理，以保證系統(tǒng)正常工作。

 如圖6-38a所示，輸入X0抖動會引起輸出Y0發(fā)生抖動，可采用計數(shù)器或定時器，經(jīng)過適當(dāng)編程，以消除這種干擾。

如圖6-38b所示為消除輸入信號抖動的梯形圖程序。當(dāng)抖動干擾X0斷開時間間隔Δｔ＜K×0.1S，計數(shù)器C0不會動作，輸出繼電器Y0保持接通，干擾不會影響正常工作；只有當(dāng)X0抖動斷開時間Δｔ≥K×0.1S時，計數(shù)器C0計滿K次動作，C0常閉斷開，輸出繼電器Y0才斷開。K為計數(shù)常數(shù)，實際調(diào)試時可根據(jù)干擾情況而定。

圖6-38 輸入信號抖動的影響及消除

    a)抖動現(xiàn)象的影響     b)消除抖動的方法

    2．故障的檢測與診斷

    PLC的可靠性很高且本身有很完善的自診斷功能，如果PLC出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢復(fù)正常工作。

    大量的工程實踐表明，PLC外部輸入、輸出設(shè)備的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PLC本身的故障率，而這些設(shè)備出現(xiàn)故障后，PLC一般不能覺察出來，可能使故障擴大，直至強電保護(hù)裝置動作后才停機，有時甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。停機后，查找故障也要花費很多時間。為了及時發(fā)現(xiàn)故障，在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和報警，也為了方便查找故障，提高維修效率，可用PLC程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

    現(xiàn)代的PLC擁有大量的軟件資源，如FX2N系列PLC有幾千點輔助繼電器、幾百點定時器和計數(shù)器，有相當(dāng)大的裕量，可以把這些資源利用起來，用于故障檢測。

    （1）超時檢測  機械設(shè)備在各工步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以以這些時間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號，相應(yīng)的外部執(zhí)行機構(gòu)開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的設(shè)定值比正常情況下該動作的持續(xù)時間長20％左右。例如設(shè)某執(zhí)行機構(gòu)（如電動機）在正常情況下運行50s后，它驅(qū)動的部件使限位開關(guān)動作，發(fā)出動作結(jié)束信號。若該執(zhí)行機構(gòu)的動作時間超過 60s（即對應(yīng)定時器的設(shè)定時間），PLC還沒有接收到動作結(jié)束信號，定時器延時接通的常開觸點發(fā)出故障信號，該信號停止正常的循環(huán)程序，啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時采取排除故障的措施。

    （2）邏輯錯誤檢測  在系統(tǒng)正常運行時，PLC的輸入、輸出信號和內(nèi)部的信號（如輔助繼電器的狀態(tài)）相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號，則說明出現(xiàn)了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。例如某機械運動過程中先后有兩個限位開關(guān)動作，這兩個信號不會同時為ON狀態(tài)，若它們同時為ON，說明至少有一個限位開關(guān)被卡死，應(yīng)停機進(jìn)行處理。

3．消除預(yù)知干擾

某些干擾是可以預(yù)知的，如PLC的輸出命令使執(zhí)行機構(gòu)（如大功率電動機、電磁鐵）動作，常常會伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號，它們產(chǎn)生的干擾信號可能使PLC接收錯誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時間內(nèi)，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號，在干擾易發(fā)期過去后，再取消封鎖。

六、采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)

某些控制系統(tǒng)（如化工、造紙、冶金、核電站等）要求有極高的可靠性，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，由此引起停產(chǎn)或設(shè)備損壞將造成極大的經(jīng)濟損失。因此，僅僅通過提高PLC控制系統(tǒng)的自身可靠性是滿足不了要求。在這種要求極高可靠性的大型系統(tǒng)中，常采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)來有效地解決上述問題。

1．冗余系統(tǒng)

所謂冗余系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有多余的部分，沒有它系統(tǒng)照樣工作，但在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，這多余的部分能立即替代故障部分而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。冗余系統(tǒng)一般是在控制系統(tǒng)中*重要的部分（如CPU模塊）由兩套相同的硬件組成，當(dāng)某一套出現(xiàn)故障立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的I/O模塊，取決于系統(tǒng)對可靠性的要求程度。

如圖6-39a所示，兩套CPU模塊使用相同的程序并行工作，其中一套為主CPU模塊，一塊為備用CPU模塊。在系統(tǒng)正常運行時，備用CPU模塊的輸出被禁止，由主CPU模塊來控制系統(tǒng)的工作。同時，主CPU模塊還不斷通過冗余處理單元（RPU）同步地對備用CPU模塊的I/O映像寄存器和其它寄存器進(jìn)行刷新。當(dāng)主CPU模塊發(fā)出故障信息后，RPU在1～3個掃描周期內(nèi)將控制功能切換到備用CPU。I/O系統(tǒng)的切換也是由RPU來完成。

圖6-39 冗余系統(tǒng)與執(zhí)備用系統(tǒng)

a)冗余系統(tǒng)    b)熱備用系統(tǒng)

    2．熱備用系統(tǒng)

熱備用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較冗余系統(tǒng)簡單，雖然也有兩個CPU模塊在同時運行一個程序，但沒有冗余處理單元RPU。系統(tǒng)兩個CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進(jìn)行通信來完成的。如圖6-39b所示，兩套CPU通過通訊接口連在一起。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，由主CPU通知備用CPU，并實現(xiàn)切換，其切換過程一般較慢。