【正文】 擾以及信號線對于外界空間的電磁輻射感應(yīng)式不可避免的，這種稱之為電磁干擾。：電源是干擾進(jìn)入可編程控制器的主要途徑之一，電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生的，各種大功率用設(shè)備是主要的干擾源。：在工業(yè)控制現(xiàn)場，電器設(shè)備頻繁啟動，動力線路與控制線路結(jié)構(gòu)緊密，這種情況存在嚴(yán)重的磁場干擾。 外部干擾源包括供電電源電壓波動和高次諧波的干擾；開關(guān)通斷形成的高、低頻干擾； 動力強(qiáng)電信號在系統(tǒng)中產(chǎn)生感應(yīng)電勢引起的干擾；其它設(shè)備通過電容耦合串入控制系統(tǒng)而引起的干擾等。由于溫度的變化將直接影響PLC 元器件的可靠性和壽命，所以必須采取措施取制溫度的上下限。當(dāng)溫度低于℃時，可通過在柜中設(shè)置加熱器，不切斷控制電源來改善?？刹捎靡韵聦Σ撸罕P柜設(shè)計成封閉型，電路板覆蓋保護(hù)層，盡量避免人體接觸感應(yīng)等。4. 震動和沖擊：PLC 不能經(jīng)受較大的震動和沖擊，所以應(yīng)該將 PLC 設(shè)置在遠(yuǎn)離震源的場所，并安裝防震橡皮等。PLC 能執(zhí)行各種形式和各種級別的復(fù)雜控制任務(wù)，它的 PLC 能執(zhí)行各種形式和各種級別的復(fù)雜控制任務(wù)，它的主要支柱之一，PLC 對用戶友好，不熟悉計算機(jī)但熟悉繼電器系統(tǒng)的人能很快學(xué)會 PLC 來編程和操作。用 PLC 來控制系統(tǒng)設(shè)備，其工作的可靠性要比單純繼電器和接觸器控制大大提高。所以，整個 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性，主要取決于 PLC 的外圍設(shè)備，比如輸入器件中的行程開關(guān)、按鈕、接近開關(guān)， 輸出器件中的接觸器、繼電器和電磁閥等。下面就如何提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行一些探討。電源是干擾進(jìn)入的主要途徑之一，對電磁干擾較強(qiáng)、而對 PLC 可靠性要求又較高的場合，PLC 的供電應(yīng)與動力供電和控制電路供電分開。屏蔽體一般位于一、二次側(cè)線圈之間并與大地連接，這樣就可消除線圈間的直接耦合。必要時可在供電的電源線路上接入低通濾波器，以便濾去高頻干擾信號。分離供電系統(tǒng)，將控制器、I/O 通道和其它設(shè)備的供電采用各自的隔離變壓器分離開來，也有助于抗電網(wǎng)干擾。輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊模擬量也要分開敷設(shè)，以防外界信號干擾。輸入接線一般不要超過 30m。但數(shù)字輸入、輸出線不能與動力線分開布線是，可用繼電器來隔離輸入、輸出線上的干擾。I/O 線與電源線應(yīng)該分開走線，并保持一定距離如不得已要在同一線槽中布線，應(yīng)使用屏蔽電纜。如果模擬量輸入/ 輸出信號距離 PLC 較遠(yuǎn)，應(yīng)采用 4～20mA 或 0～10mA 的電流傳輸方式，而不是電壓傳輸方 式，因為電壓傳輸方式非常容易受到干擾。比如： 按鈕、行程開關(guān)等輸入開關(guān)量的觸點接觸是否良好、接線是否牢固等。在設(shè)計時， 應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。其次在程序設(shè)計時增加數(shù)字濾波程序， 增加輸入信號的可信性。對于交流電路，應(yīng)在它們兩端并聯(lián)阻容吸收電路。 電源和感性負(fù)載的處理 對于電源的處理：在干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱龊?，可以在可編程序控制器的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，隔離變壓器可以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高抗高頻共模干擾能力，屏蔽層接地。本方案是傳統(tǒng)的抗干擾措施, 對電網(wǎng)尖峰脈沖干擾有很好的效果。2. 使用 UPS 供電。采用 UPS 供電不僅能提高 PLC 的供電安全可靠性,也能有較強(qiáng)的抗干擾隔離。電源濾波器最基本的作用就是抑制傳導(dǎo)干擾, 它既能防止 PLC 電磁波的外泄,又能避免受到外來輻射的干擾,并能有效濾除尖峰脈沖。在設(shè)計時，PLC 的接地應(yīng)與動力設(shè)備的接地分開， 采用專用接地；如不能分開接地時， 應(yīng)采用共用接地； 絕對禁止采用共通接地方法。接地方法如圖 31 所示。輸入接線的長度不宜過長，一般不大于 30m；在線路距離較長時，可采用中間繼電器進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換。輸入接線與輸出接線的電纜應(yīng)分開設(shè)置。集成電路或晶體管設(shè)備的輸入信號和輸出信號的接線必須采用屏蔽電纜；屏蔽層的接地端應(yīng)為一點接地， 接地點宜在控制器側(cè)。因此，可以從以下幾個方面來提高軟件的可靠性。連續(xù)采樣多次，采樣間隔根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換時間和該信號的變化頻率而定。常用的濾波方法有程序判斷濾波、中值濾波、滑動平均值濾波、防脈沖干擾平均值濾波、算術(shù)平均值濾波、去極值平均濾波等。PLC 向其它設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果能在設(shè)備向 PLC 發(fā)送回答碼后發(fā)送， 可以使 PLC 了解數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。在 PLC 與其它設(shè)備采用自由協(xié)送時，PLC 應(yīng)采取報警等措施。有些設(shè)備在意外停機(jī)后再開機(jī)時，必須按照停機(jī)前的工藝操作， 這就要求在程序設(shè)計中使用停電記憶機(jī)前的工藝，這就要求在程序設(shè)計中使用停電記憶功能， PLC可對內(nèi)部的輸出繼電器，輔助繼電器，計數(shù)器等進(jìn)行停電記憶設(shè)置，可在一定程度上滿足要求。為了提高 PLC 控制系統(tǒng)工作的可靠性，可以專門設(shè)置一個定時器，作為監(jiān)控程序部分，對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測。在設(shè)計應(yīng)用程序時，使用這種方法來實現(xiàn)對系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。若該對象的運(yùn)行程序在規(guī)定的時間結(jié)束工作，發(fā)出一個工作完成信號，使該定時器清零，說明這一對象的運(yùn)行程序正常；否則屬于運(yùn)行不正常， 發(fā)出報警信號或停機(jī)信號。共模電壓有時較大， 特別是采用隔離性能差的配電器供電時， 變送器輸出信號的共模電壓普遍較高， 有的可高達(dá) 130V 以上。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓， 主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換成共模干擾所形成的電壓， 這種電壓疊加在信號上， 直接影響測量與控制精度。通常一般采用隔離和屏蔽的方法來實現(xiàn)。如圖 41 所示為冗余 CPU 系統(tǒng)圖，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，主CPU 模塊來控制系統(tǒng)的工作，備用 CPU 模塊的輸出被禁止。圖 41 冗余 CPU 系統(tǒng)圖 冗余技術(shù)的具體分類冗余技術(shù)即采用備用的硬件或軟件參與系統(tǒng)的運(yùn)行或處于準(zhǔn)備狀態(tài)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，能自動切換，保持系統(tǒng)不間斷地正常工作。冗余控制的方式在工控領(lǐng)域根據(jù)不同的情況，采用的方式也不盡相同。按冗余的切換方式來分大致可分為：熱冗余：即硬冗余方式，當(dāng)主設(shè)備故障時，通過特定硬件判別、備份方式無間隙地自動切換到備用的設(shè)備上，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行 。由于軟冗余的實現(xiàn)受多方因素的制約，系統(tǒng)切換的時間較硬冗余稍長，因此部分軟冗余可能會使主設(shè)備在發(fā)生切換時有間隙或需要人為簡單干預(yù)或預(yù)置才得以完善。當(dāng)主設(shè)備故障時需要人工恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。這種冗余一般用于實時性不強(qiáng)、工藝連續(xù)性要求不高的場合。一般硬冗余與容顏冗余相比。軟冗余投入較小，軟冗余不需要特殊的冗余模塊或軟件支持，但在冗余實現(xiàn)維護(hù)方面比較繁瑣并且一般的軟冗余切換速度稍慢，系統(tǒng)性能主要取決于編程者的編程水平和所選硬件的品質(zhì)，這類冗余方式比較適用于生產(chǎn)工藝要求不太高、反應(yīng)速度較慢、開停要求不嚴(yán)的裝置和生產(chǎn)線。處理器冗余可采用硬、軟冗余方式實現(xiàn)。熱備模塊主要負(fù)責(zé)主/從處理器的同步，檢測處理器的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行主/從處理器之間的數(shù)據(jù)高速傳送，一旦發(fā)現(xiàn)豬處理器故障失效，馬上將系統(tǒng)控制權(quán)切換至處理器，實現(xiàn)了自動切換工作。 最常見的通信冗余是采用雙通道通信電纜。通信冗余簡單得分為單模塊雙電纜方式和兩套單模塊單電纜雙工方式通信。后者采用普通通信模塊通過軟件編程實施，屬軟冗余，但硬件量為前者的兩倍，成本略高，較少采用。而通信模塊則實時監(jiān)控兩個通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送包數(shù)和接受包數(shù)之差達(dá)到一定差值或發(fā)送的故障率、接受的故障率達(dá)到一定值時，通信模塊會將當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換，由后備網(wǎng)絡(luò)接替工作，成為當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)切換主要由通信模塊處理。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊當(dāng)檢查到切換故障發(fā)生，由處理器中程序改變當(dāng)前工作通信的模塊和后備通信模塊的限定位（值），是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生切換，同時給出報警信息和描述，通知工作人員處理。相對于處理器和通信冗余，通常較少使用 I/O 的冗余，而 I/O 的冗余在成本上會增加較多甚至翻倍。幾乎所有的 DCS 控制系統(tǒng)均可實現(xiàn) I/O冗余。也有部分模擬量I/O 冗余從成本方面考慮，在 PLC 側(cè)仍然采用單點的模擬量輸入/輸出點，外設(shè)部分信號使用配電器，使單個信號分配為多路輸入/輸出到外設(shè)，但這不能算作 PLCI/O 冗余。一般 I/O 實現(xiàn)了冗余的系統(tǒng)，處理器往往是硬冗余的，在輸出數(shù)據(jù)方面要作 I/O 冗余最常用的為 1:1 冗余，而其他方式如 1:1:1 表決系統(tǒng)在一些工藝要求高、停機(jī)造成損失大的系統(tǒng)中也有采用，如安全監(jiān)控、火電廠的鍋爐液位保護(hù)和汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，石化行業(yè)的 ESD 系統(tǒng)都采用這種方式。電源冗余通常有兩種方式通過專用的電源電纜和冗余電源框架適配器模塊連接到系統(tǒng)底板（框架）上，對系統(tǒng)進(jìn)行冗余供電，兩個電源模塊同時工作，其中任何一個故障時，另一個電源模塊仍能保持正常供電。這種稱為框架外冗余供電方式。這種稱為框架內(nèi)冗余供電方式。 改進(jìn)的冗余設(shè)計方案上述冗余設(shè)計是將系統(tǒng)的輸入輸出分別連接多臺內(nèi)容完全相同的 PLC，當(dāng)一臺 PLC 出現(xiàn)故障時，可換到另一臺 PLC 繼續(xù)工作，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。下面介紹一種新的冗余設(shè)計方法：雙重并聯(lián)冗余設(shè)計，系統(tǒng)框圖如圖 42 所示。本系統(tǒng)的優(yōu)點是在并聯(lián)通道的后部交叉設(shè)置了與門和或門，當(dāng)兩路都正常工作時，可以實現(xiàn)兩臺 PLC 無空閑雙重工作；當(dāng)有一路發(fā)生故障時，另一路通過與門和或門同時支持兩路的輸出。致 謝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊美好的日子總是短暫的，畢業(yè)在即，我們在大學(xué)的最后一段時間完成了畢業(yè)設(shè)計。本論文是在任老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從選定畢業(yè)設(shè)計的題目開始到課題的研究及設(shè)計的完成，任老師都給予了很大的幫助。其次，我還要感謝和我一起學(xué)習(xí)的組員們，在設(shè)計課題的過程中，我們相互學(xué)習(xí)，相互鼓勵，在設(shè)計期間，我們一起選擇課題、設(shè)計課題，在設(shè)計課題的時候他們同樣給予了我很多的幫助，在這里我再一次對他們表達(dá)我的