PLC軟元件在電氣系統可靠性設計中的應用

1、引言

　　隨著機電一體化技術的發展，對系統的可靠性要求愈來愈高，PLC具有控制可靠、體積小、功能強、速度快、組態靈活和可擴展性的特點而得到了廣泛的應用，電氣系統的可靠性也大大提高了。此時，影響電氣系統可靠性的主要因素是與PLC接口的輸入輸出部分，我們在臥式鍾床改造中采用PLC的軟元件，合理設計了控制程序，提高了系統的可靠性。

2、影響PLC電氣系統可靠性的主要因素

　　PLC控制系統可簡單劃分為三部分：發訊元件(輸入部分)、記憶網絡(程序部分)和電氣執行元件(輸出部分)。對于用繼電器控制的系統，影響系統可靠性的主要因素是中間繼電器組成的記憶網絡。對于PLC控制系統，高可靠性的PLC取代了中間繼電器組成的記憶網絡，克服了機械動作式中間繼電器可靠性不高的固有毛病，使系統可靠性大為提高。此時，與PLC自身的安全性與PLC輸入、輸出連接的"發訊元件"和"電氣執行元件"的可靠性，己變成影響整個電氣系統可靠性的主要因素。提高"發訊元件"和"電氣執行元件"可靠性的同時，也就提高了PLC的安全性，通常有兩種方法：一種是選用高質量的元器件；另一種是對這些故障率較高的元器件進行狀態檢測和故障診斷，但都受硬件條件和經濟條件的影響而限制了應用范用。
　　PLC具有豐富的軟元件(如內部計時器、計數器、輔助繼電器等)，因此可以利用它來設計一些程序，屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動作。最實用的方法有(l)采用軟硬件互鎖設計，防止誤發訊和誤動作；(2)在輸入輸出端提高配線的可靠性，提高PLC的安全性。本文以臥式錐床改造為例，介紹用PLC軟元件提高系統可靠性的設計方法。

3、用PLC軟元件設計來改造臥式結床，提高系統可靠性

3.1臥式鍾床工作原理簡介 　　

根據原有的繼電器電路圖來設計梯形圖，這種方法沒有改變系統的外部特性，但卻克服了機械動作式中間繼電器可靠性不高的毛病，對于操作人員來說，除了控制系統的可靠性提高之外，改造前后的系統沒有什么區別，他們不用改變長期形成的操作習慣。這種設計方法一般不需要改動控制面版和它上面的器件，因此可以減少硬件改造的費用和工作量。
臥式鍾床的主軸電機是雙速異步電動機，中間繼電器ZC和FC控制主軸電機的起動和停止，接觸器ZC和FC控制主軸電機的正反轉，接觸器lDSC、2DSC和時間繼電器SJ控制主軸電機的變速，接觸器DC用來短接串在定子回路的制動電阻。lJPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是變速操縱盤上的限位開關，IHKK、2HKK是主軸進刀與工作臺移動互鎖限位開關。

3.2用PLC軟硬件互鎖設計ET造臥式鍾床，提高系統可靠性
　　在控制主軸電機正反轉的繼電器電路中，為了防止控制正反轉的兩個接觸器同時動作造成三相電源短路，設置了聯鎖電路，即將某二接觸器的常閉觸點與另一個接觸器的線圈相串聯。在梯形圖中也設置了相應的聯鎖電路，但是梯形圖中聯鎖電路只能保證PLC輸出模塊上兩個對應的硬件繼電器不同時動作。如果因主電路電流過大或接觸器質量不好，某二接觸器的主觸頭被斷開主電路時產生的電弧熔焊，其線國斷電后主觸頭仍然接通，這時如果另一接觸器的線國通電，仍將會造成二相電源短路事故。
　　為了防止出現這種情況，應在PLC外部設置聯鎖電路,假設接觸器ZC主觸點被電弧熔焊，這時與FC線國串聯的ZC輔助常閉觸點斷開，因此FC的線國不可能得電。

3.3用PLC輔助繼電器簡化電路，提高了電氣系統的可靠性.提高PLC控制系統可靠性的方法，如：

(l)輸入輸出端接有感性元件時，應在它們兩端并聯阻容電路，以控制電路斷開時產生的電弧對PLC的影響，電阻可以取51~12OQ，電容可以取0.1~0.47μF，電容的額定電壓應大于電源峰值電壓。

(2)PLC控制柜設在沒有高壓大電流強輻射的室內。

(3)采用隔離變壓器，由單回路雙絞線供電。

4、結論
　　影響PLC控制系統可靠性的主要因素是與PLC接口的輸入、輸出部分的可靠性。在安裝配線時考慮到對PLC的各種不利因素，同時在進行梯形圖設計時充分利用PLC的軟元件（如計時器、輔助繼電器、定時器等）合理設計PLC輸入、輸出元件的狀態監測程序，可屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動作，提高PLC控制電氣系統的整機可靠性。
　　用PLC提高系統可靠性的方法具有經濟、實用等特點，已經在臥式鏜床PLC控制系統中獲得了成功應用，實現設備改造與生產過程自動化，提高勞動生產率，改善企業管理，提高了企業經濟效益。