福建三安鋼鐵公司的工程自動化系統(tǒng)采用SIEMENS S7—400PLC系統(tǒng)，由PLC做為控制站,，工業(yè)型計算機做為操作站構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu),，滿足原料場、燒結(jié)廠,、高爐,、轉(zhuǎn)爐及連鑄等控制需求。如果環(huán)境惡劣,，干擾強烈或安裝使用不當(dāng),，維護不到位,，保護程序考慮不周等，都不能保證PLC正常,、可靠,、安全地運行。因此,。討論如何提高PLC控制系統(tǒng)可靠性問題十分重要,。
1 主要技術(shù)性能及技術(shù)要求
(1)西門子S7—400控制系統(tǒng)要求設(shè)備工作環(huán)境溫度20-25℃，防震,、防塵,、防電磁干擾，相對濕度20%-70%無冷凝;一個基架上模板的安排原則是：能夠插入的模板數(shù),，受它們從超級背板總線取得的電流值的限制(具體參見各模板的技術(shù)要求),。
(2)多個機架配置的S7—400模板安排原則。接口模板總是位于3號槽,，第1個信號模板的左邊,。每個機架上不應(yīng)超過8個槽板，模板總是位于接口模板的左邊,。能插入的模板數(shù)受S7—400背板總線允許提供電流的限制,，每1排或每1機架
總是電流耗量不能超過1.2 A。
(3)CPU工作時可選的電源：200—240 VAC,、24 VDC,。
(4)選用電源模板總電量不能低于或等于輸入、輸出單元的電流總耗量,。
(5)CPU模板有后備電池,，起防電程序丟失的功能。
(6)系統(tǒng)應(yīng)單獨接地,，接地電阻R≤4 n,。
2 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素
PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到整個生產(chǎn)效率和安全，不論是硬件,、還是軟件或者外圍設(shè)備,，只要其中某一環(huán)節(jié)出問題都將導(dǎo)致停產(chǎn)。因而它是討論技術(shù)要求的首要因素,。圖1為分析PLC控制系統(tǒng)故障圖,。
由圖1可見，只有5%的故障發(fā)生在可編程控制器中,，這說明可編程控制器本身的可靠性遠(yuǎn)高于外部設(shè)備的可靠性,，90%的故障發(fā)生在I/O模板中，只有10%的故障發(fā)生在控制器中,。說明發(fā)生在可編程控制器CPU,、存儲器,、系統(tǒng)總線和電源中的故障只占系統(tǒng)總故障的0.5%，而發(fā)生在I/O模板中的故障也只占系統(tǒng)全部故障的4.5%,。分析可見,，通常，在實際應(yīng)用中往往從以下幾方面來考慮,。
(1)要注意外部設(shè)備的選擇,，縮短大量的維修時間。
(2)數(shù)據(jù)和程序的保護,。大部分PLC控制系統(tǒng)都采用鋰電池支持的RAM來存儲用戶的應(yīng)用程序,，一般一支電池的壽命為5年左右，用完后應(yīng)用程序?qū)⑷縼G失,。因此一些重要的地方常采用存儲卡來存儲用戶的應(yīng)用程序,。將程序及技術(shù)資料作為存檔保存起來。以防后備使用,。
(3)安裝與布線要采取一定的抗干擾措施,。一般PLC電源都采用帶屏蔽層1：1隔離變壓器供電，在有較強干擾源的環(huán)境中使用時,，應(yīng)將屏蔽層和PLC浮地端子接地，接地線面積不能小于2mm2,。接地線要采取獨立的方式,，不能用與其它設(shè)備串聯(lián)方式接地。PLC電源線,，I/O電源線,，輸入、輸出信號線,，交,、直流線都應(yīng)盡量分開布線。開關(guān)量信號線與模擬量信號線也應(yīng)該分開布線,，后者應(yīng)用屏蔽線,，并且將屏蔽層可靠接地等等。
3 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的方法
3.1 重視安裝
提高PLC控制系統(tǒng)可靠性是一項長期,、持久的工作,。首先，施工和安裝是非常重要的環(huán)節(jié),，必須嚴(yán)格把關(guān),，這樣可減少投產(chǎn)故障率。其次,，要保證檢修質(zhì)量,，特別是技改線路改動和系統(tǒng)改造,，是目前的當(dāng)務(wù)之急。否則,，幾年的系統(tǒng)改造后,，大量線路的更換，線號丟失及程序變更,，該記錄備份的沒有做記錄等,。致使維護工作量加大，可靠性得不到保證,。這一項是人們極易疏忽的,，必需引起高度重視。
3.2 老化篩選法
通常我們用“老化篩選”的方法,，就是結(jié)束“早期”,，延長“偶然期”，“損耗期”及時更換來提高PLC系統(tǒng)的可靠性,。該方法主要用于不可修復(fù)元件,。PLC控制系統(tǒng)的失效率是與時間有關(guān)。我們將設(shè)備元件的故障率y(t)隨時間變化劃分為三個時期進行分析,，如圖2所示,。這種變化曲線通常稱故障率曲線也稱為浴盆曲線。
從圖2可以看出：
(1)早期故障較高(O～t0期間),。主要是由于系統(tǒng)內(nèi)在設(shè)計錯誤,、元器件質(zhì)量、安裝和工藝缺陷等不合理原因引起,，但隨時間的增加故障率迅速降低,。這一時期的主要任務(wù)是盡早找出不可靠的因素使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定下來。
(2)偶然期故障期(t0～t1期間)比較穩(wěn)定,，也可稱為隨機故障期,。此時期故障是隨機發(fā)生的，系統(tǒng)的故障率最低而且穩(wěn)定,，可視為常數(shù),。這一時期是系統(tǒng)的最佳狀態(tài)期，在運行中應(yīng)以加強維護延長這段時期的時間,，應(yīng)做好定期檢修和維護工作,。
(3)損耗期(t1之后)故障率上升，這是因為常時間以來構(gòu)成系統(tǒng)的某些零件已經(jīng)老化耗損,，壽命衰竭機械和電氣磨損以及絕緣的老化所引起,。在這段時期中大部分元件要開始失效。如能事先知道損耗開始的時間,，事先更換元器件,，延長系統(tǒng)的有效壽命,。推遲耗損故障期的到來。
4 PLC控制系統(tǒng)的安全設(shè)計方法
盡管PLC的運行是安全,、可靠的,，作為一個系統(tǒng)來說，穩(wěn)定可靠仍然是不可忽視的問題.系統(tǒng)安全設(shè)計要充分利用PLC的特點,，使PLC的運行能真正達(dá)到安全,、可靠。
(1)硬件保護,。主要包括：聯(lián)鎖保護,、限位保護和急停保護等。
(2)軟件保護,。主要包括：聯(lián)鎖保護,、限位保護、限時保護和自檢保護等,。PLC是利用存儲程序進行控制,，用存儲的程序進行安裝保護，也可以使其只執(zhí)行正確的操作,，而拒絕錯誤的命令,。軟件保護主要利用自檢信息及時發(fā)現(xiàn)隱患，清除故障;也可針對工程的特點,，自編診斷程序而排除故障,，以確保PLC可靠、穩(wěn)定,、安全運行。
5 PLC控制系統(tǒng)可靠性的管理
5.1 人的管理
隨著科技的發(fā)展,，自動化的科學(xué)含量不斷的提高,。這將對工作人員的素質(zhì)提出更高的要求。工作人員不但要熟悉設(shè)備情況,、檢修,、規(guī)劃和設(shè)計等;而且還要懂得計算機以及具有一定技術(shù)水平。因此,，必須從人員的培訓(xùn)力度,、培訓(xùn)方式和培訓(xùn)內(nèi)容等著手。不斷提高工作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和思想素質(zhì),，才能勝任其工作崗位,。
5.2維護管理
PLC控制系統(tǒng)的可靠性，其主要因素還是要做好后期的維護管理工作,，維護設(shè)備主要部位：供電電源,，外部環(huán)境,、安裝狀態(tài)、電源(Ps),、中央處理單元(CPU),、信號模板(SM)及壽命元件輸人、輸出中間繼電器等外圍設(shè)備等,。
6 結(jié)束語
只要在實際工作中,，善于觀察，善于總結(jié)積累經(jīng)驗,，就可以充分考慮到對PLC.的各種不利因素,，在實際應(yīng)用中采取適當(dāng)措施;使控制系統(tǒng)可靠、安全地運行,。