雖然PLC具有很高的可靠性，并且有很強(qiáng)的抗干擾能力，但在過于惡劣的環(huán)境或安裝使用不當(dāng)?shù)惹闆r下，都有可能引起PLC內(nèi)部信息的破壞而導(dǎo)致控制混亂，甚至造成內(nèi)部元件損壞。為了提高PLC系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，使用時應(yīng)注意以下幾個方面的問題。

一、適合的工作環(huán)境

1．環(huán)境溫度適宜

各生產(chǎn)廠家對PLC的環(huán)境溫度都有一定的規(guī)定。通常PLC允許的環(huán)境溫度約在0~55°C。因此，安裝時不要把發(fā)熱量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足夠的通風(fēng)散熱空間；不要把PLC安裝在陽光直接照射或離暖氣、加熱器、大功率電源等發(fā)熱器件很近的場所；安裝PLC的控制柜最好有通風(fēng)的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應(yīng)該在柜內(nèi)安裝風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。

2．環(huán)境濕度適宜

PLC工作環(huán)境的空氣相對濕度一般要求小于85％，以保證PLC的絕緣性能。濕度太大也會影響模擬量輸入/輸出裝置的精度。因此，不能將PLC安裝在結(jié)露、雨淋的場所。

3．注意環(huán)境污染

不宜把PLC安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。如果只能安裝在這種場所，在溫度允許的條件下，可以將PLC封閉；或?qū)LC安裝在密閉性較高的控制室內(nèi)，并安裝空氣凈化裝置。

二、PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源和預(yù)防措施

干擾的主要來源

電源的干擾。

PLC系統(tǒng)控制的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊?？赡茉斐沙绦蝈e誤或運(yùn)算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。

信號線引入的干擾。

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

接地系統(tǒng)的干擾。

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

變頻器干擾。

一是變頻器啟動及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。

抗干擾的措施

電源干擾的抑制。

一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要更加合理等等，對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響。電源調(diào)整與保護(hù):電源波動造成電壓畸變或毛刺，將對PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量時電源線平行走線，時電源線對地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對干擾抑制效果不一樣，一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。此外可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路等。

信號線引入的防干擾措施。

動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。此外利用信號隔離器解決干擾問題也是很理想的辦法，其原理是首先將PLC接收的信號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號，同時對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間絕對獨(dú)立。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種隔離器，就可有效解決干擾問題。

正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“接地”，主要有：

(1)信號地。輸入端信號元件的地;

(2)交流地。交流供電電源的N線;

(3)屏蔽地。為防止靜電和磁場感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其接入地下;

(4)保護(hù)地。將機(jī)器設(shè)備的外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用于保護(hù)人身安全和防止設(shè)備漏電。

為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時，可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時，采用多點(diǎn)接地;在1～10MH之間時，通常情況下，PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地，將所有地線端子和最近接地點(diǎn)相連接，以獲得最好的抗干擾能力。接地線截面積不能小于2mm2，接地電阻不能大于100Ω，接地線使用專用地線。

變頻器干擾的抑制。

(1)加隔離變壓器，主要是針對來自電源的傳導(dǎo)干擾，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。

(2)使用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

(3)使用輸出電抗器，在變頻器到電動機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常。

三、合理的安裝與布線

1.注意電源安裝

PLC系統(tǒng)的電源有兩類：外部電源和內(nèi)部電源。

外部電源是用來驅(qū)動PLC輸出設(shè)備(負(fù)載)和提供輸入信號的，又稱用戶電源，同一臺PLC的外部電源可能有多規(guī)格。外部電源的容量與性能由輸出設(shè)備和PLC的輸入電路決定。由于PLC的I／O電路都具有濾波、隔離功能，所以外部電源對PLC性能影響不大。因此，對外部電源的要求不高。

內(nèi)部電源是PLC的工作電源，即PLC內(nèi)部電路的工作電源。它的性能好壞直接影響到PLC的可靠性。因此，為了保證PLC的正常工作，對內(nèi)部電源有較高的要求。一般PLC的內(nèi)部電源都采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源或原邊帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。

在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場合，應(yīng)該用帶屏蔽層的隔離變壓器，對PLC系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器二次側(cè)串接LC濾波電路。同時，在安裝時還應(yīng)注意以下問題：

1)隔離變壓器與PLC和I/O電源之間最好采用雙絞線連接，以控制串模干擾；

2)系統(tǒng)的動力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量設(shè)備起動時引起的線路壓降；

3)PLC輸入電路用外接直流電源時，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證正確的輸入信號。否則可能使PLC接收到錯誤的信號。

2.遠(yuǎn)離高壓

PLC不能在高壓電器和高壓電源線附近安裝，更不能與高壓電器安裝在同一個控制柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線，二者間距離應(yīng)大于200mm。

3.合理的布線

1)I/O線、動力線及其它控制線應(yīng)分開走線，盡量不要在同一線槽中布線。

2)交流線與直流線、輸入線與輸出線最好分開走線。

3)開關(guān)量與模擬量的I/O線最好分開走線，對于傳送模擬量信號的I/O線最好用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應(yīng)一端接地。

4)PLC的基本單元與擴(kuò)展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高，很容易受干擾，不能與其它的連線敷埋在同一線槽內(nèi)。

5）PLC的I/O回路配線，必須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端于連接，否則容易出現(xiàn)火花。

6)與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)，雖不是由PLC控制的感性元件，也應(yīng)并聯(lián)RC或二極管消弧電路。

四、必須的安全保護(hù)環(huán)節(jié)

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)。最好在每個負(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(yùn)行，如電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制，要利用接觸器KM1、KM2常閉觸點(diǎn)在PLC外部進(jìn)行互鎖。在不同電機(jī)或電器之間有聯(lián)鎖要求時，最好也在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(jī)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(shí)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(shí)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。

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(shí)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(kuò)大，直至強(qiáng)電保護(hù)裝置動作后才停機(jī)，有時甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。停機(jī)后，查找故障也要花費(fèi)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(jī)和報(bào)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(diǎn)輔助繼電器、幾百點(diǎn)定時器和計(jì)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)（如電動機(jī)）在正常情況下運(yùn)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(jī)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(diǎn)發(fā)出故障信號，該信號停止正常的循環(huán)程序，啟動報(bào)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(yùn)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(jī)械運(yùn)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(jī)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(jī)構(gòu)（如大功率電動機(jī)、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(jì)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(yùn)行。冗余系統(tǒng)一般是在控制系統(tǒng)中最重要的部分（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。

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(yùn)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。

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(yùn)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。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(shí)現(xiàn)切換，其切換過程一般較慢。