江西理工大学10届专科生毕业论文
第四章 数控机床PLC控制系统可靠性分析
4.1 PLC的安装
1.PLC的安装环境
每种工业设备对外部环境都有特定的要求 ，PLC的安装也不例外。如果不满足安装环境要求，可能不会影响PLC的正常功能，但会映像PLC的可靠性和寿命。
虽然PLC的适应性很强，但并不是说PLC在所有场合都能正常有效地进行工作。一般来说，要确保PLC在数控机床控制系统的可靠性，就需要考虑PLC安装场合周围的温度、湿度及有无冲击振动、有无腐蚀情况等。在下列场合不适合安装PLC:
(1)周围温度低于0度或高于55度的场合 (2）周围湿度低于10%或高于90%的场合
(3）遭受过度灰尘、盐蚀或金属粉末填充影响的场合 (4）PLC易遭受直接冲击或激烈振动的场合
此外，针对不同现场环境，应对PLC进行相应的保护。如在易遭受静电、强电磁场或其他干扰的场合，应采取相应的静电防护、磁场屏蔽及抗干扰措施。
2. PLC的安装方向
对于模块化的PLC来说，是由多个模块组成一个PLC系统。PLC的安装方向必须按照要求进行，否则将会出现散热问题，一般要求垂直安装。
4.2 合理的安装与布线
1.注意电源安装
电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。
外部电源是用来驱动PLC输出设备和提供输入信号的，又称用户电源，同一PLC的外部电源可能有多种规格。外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路共同决定。由于PLC的I/O电路都具有滤波、隔离功能，所以外部电源对PLC性能的影响不大。因此，对外部电源的要求不高。
内部电源是PLC的工作电源，即PLC内部电路的工作电源，他的性能好坏
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直接影响到PLC的可靠性。因此，为了保证PLC的正常工作，对内部电源有较高的要求。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。
在干扰较强或可靠性要求较高的地方，应使用到屏蔽层的隔离变压器对PLC系统供电。还可以在隔离变压器二次绕组串接LC滤波电路。同时，在安装时还应注意一下问题：
(1）隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接，以控制串模干扰
(2）系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备启动时引起的线路压降 (3）PLC输入电路用外接直流电源时，最好采用稳压电源，以保证正确的输入信号，否则可能使PLC接收到错误的信号。
2.远离高压
PLC不能再高压电源线和高压电器附近安装，更不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线，二者间的距离应大于200mm。
3.合理的布线
(1）I/O线、动力线及其他控制线应分开布线，尽量不要在同一线槽内布线。
(2）交流线与直流线、输入线与输出线最好分开布线。
(3）开关量与模拟量的I/O 线最好分开布线，对于传送模拟量的I/O线最好采用屏蔽线，且屏蔽线的屏蔽层应一端接地。
(4) PLC基本单元与扩展单元之间的电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其他的连线敷埋在同一线槽内。
（5）PLC的I/O回路配线必须使用压接端子或单股线，不宜用多股合线直接与PLC的接线端子直接连接，否则容易出现火花。
（6）与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联RC或二极管消弧电路。
PLC的供电电源一般使用市电（220v、50hz），电网的冲击、频率的波动直接影响到PLC系统实时控制的精度和可靠性。一般PLC的供电系统 采用隔离变压器，这样可以隔离掉供电电源中的各种干扰信号，从而提高系统的抗干扰性。若供电电源为开关电源，也应采用隔离变送器与电源隔离。另外，可以在供电系统中增加UPS不间断电源，保证系统的实时控制不受突然断电的影响。
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4.3 必须的安全保护环节
1.短路保护
当PLC输出设备短路时，为了避免PLC内部输出元件损坏，应在PLC的外
部输出回路中装上熔断器，进行短路保护。最好在每个负载的回路中都装上熔断器。
2.互锁与连锁措施
除在程序中保证电路的互锁关系，PLC外部接线中还应采取硬件的互锁措施，以确保系统安全可靠的进行，如电动机正、反转控制，要利用接触器KM1、KM2的常闭触点在PLC外部进行互锁与连锁，这是PLC控制系统中常用的做法。
3.失压保护与紧急停车措施
PLC外部负载的供电线路应具有失压保护措施，当临时停电在恢复供电时，不按下“启动”按钮PLC的外部负载不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是，当特殊情况下需要紧急停机时，按下“停止”按钮就可以切断负载电源，而与PLC毫无关系。
4.PLC的接线
为了防止或减小外部电源的干扰，在PLC接线时应注意抑制电源系统引入的干扰，抑制输入、输出电路引起的干扰。PLC应尽可能取用电压波动较小、波形畸变较小的电源，在可靠性要求很高的场合，对交流电源系统可在PLC电源输入端加接隔离变送器和低通滤波器等。对于输入、输出电路，开关量信号可用普通的单导线传输，数字脉冲信号应选用屏蔽电缆传输，而模拟量信号要选用屏蔽电缆或带防护的双绞线。
良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制干扰，PLC一般最好单独接地，与其他设备分别使用各自的接地装置，如下图a所示：也可以采用公共接地，如下图b所示：但禁止使用如图c所示的串联接地方式，因为这种接地方式会产生PLC于设备之间的电位差。 PLC 其他 设 置 PLC 其他设置
PLC 其他设置 21
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(a)分别接地 （b）公共接地 （c）串联接地 图 4-1 PLC的接地
PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻要小于100欧姆，接地线的截面应大于2mm2。
另外，PLC的CPU单元必须接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与他们有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻不能大于100欧姆。
此外，为防止负载短路损坏输出单元，可在PLC输出线路上安装熔断器。 5.必要的软件措施
有时硬件措施不一定能完全消除干扰的影响，采取一定的软件措施加以配合，对提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性可起到很好的作用。
6.消除开关量输入信号抖动
在实际应用中，有些开关量输入信号接通时，由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动现象”。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会产生什么影响，但在PLC系统中，由于PLC扫描的速度快，扫描周期比实际继电器动作的时间短得多，所以抖动信号可能被PLC检测到，从而造成错误的结果。因此，必须对某些抖动信号进行处理，以保证系统正常工作。
7.故障的检测与诊断
PLC的可靠性很高且本身有很完善的自我诊断功能，如果PLC出现故障，借助自诊断程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢复正常工作。
大量的工程实践表明，PLC外部输入、输出设备故障率远远高于PLC本身的故障率，而这些设备出现故障，PLC一般不能察觉出来，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后才停机，有时甚至造成人身和设备伤亡。停机后查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使PLC自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可用PLC程序实现故障的自诊断和自处理。
现代的PLC拥有大量的软件资源，如FX2N系列PLC有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的充裕量，可以把这些资源利用起来，用于
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