摘要：随着社会经济与科学技术的不断发展，推动了我国各个领域的快速发展。工业作为我国国民经济的重要组成部分，为了能够进一步发展，开始通过结合现代化技术的方式来进一步强化对企业的管理。PLC作为一种具有可靠性、且操作简便的自动控制系统，以其独特的优势被广泛应用于工业中，并受到了越来越多的关注。因此，加强对PLC自动控制系统可靠性的研究势在必行。本文将对PLC概念以及影响PLC自动控制系统可靠性的原因进行分析和研究，并提出提高PLC可靠性的有效措施，从而推动我国工业的可持续发展。
关键词：PLC自动控制系统；可靠性；对策
从20世纪30年代开始，机械加工企业为了提高生产效率，采用机械化流水作业的生产方式，对不同类型的零件分别组成自动生产线。随着产品机型的更新换代，生产线承担的加工对象也随之改变，这就需要改变控制程序，使生产线的机械设备按新的工艺过程运行，而继电器一接触器控制系统是采用固定接线的，很难适应这个要求。
1.PLC在自动控制系统中的发展
1968年美国最大的汽车制造商—通用汽车(GM)公司，为适应汽车型号不断更新，提出把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器一接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，做成一种能适应工业环境的通用控制装置，并把编程方法和程序输入方式加以简化，使不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。根据这一设想，美国数字设备公司(DEC)于1969年率先研制出第一台可编程序控制器(简称PLC)，在通用汽车公司的自动装配线上试用获得成功。从此以后，许多国家的著名厂商竞相研制，各自形成系列，而且品种更新很快，功能不断增强，从最初的逻辑控制为主发展到能进行模拟量控制，具有数据运算、数据处理和通信联网等多种功能。PLC另一个突出优点是可靠性很高，平均无故障运行时间可达10万小时以上，可以大大减少设备维修费用和停产造成的经济损失。当前PLC已经成为电气自动控制系统中应用最为广泛的核心装置。
2.PLC自动控制系统的可靠性设计
在生产设计过程中。为赋予产品可靠性而进行的工作称为可靠性设计。在整个设计过程中，把可靠性问题考虑进去，比产品投入生产以后发现不可靠因素进行改进要好的多。因为后者往往要在改变工夹模具，材料，工艺等方面付出很大的代价。可靠性设计的主要内容包括制订可靠性指标，可靠性预测，可靠性分配以及与提高可靠性有关的具体设计工作和可靠性审查。
对可靠性特征量的要求称为可靠性指标。制订可靠性指标的工作包括确定指标项目和指标数值。一种产品的可靠性要求常常需要用几项指标来反映。指数分布失效的可靠性指标可用失效率或MTBF来表示；对于早期失效和耗损失效宜用可靠度和可靠寿命来表示；对于控制装置等可修复产品常用的还有有效度，即产品有效工作的时间与产品的总工作时间的比值来表示。同一产品的可靠性特征量因条件、时间、功能而不同，因此在规定可靠性指标时必须明确是对应于什么条件、时间、功能的指标。例如对于接触可靠性指标必须规定负载电压、电流。规定偶然故障失效率必须同时规定偶然失效期延续时间即有效寿命。
3.影响PLC自动控制系统可靠性的原因
PLC自动控制系统本身具备可靠性特征，但是，一旦在操作过程中，没有按照指令要求进行，会出现信号错误等现象，从而影响PLC系统的运行可靠性。一般PLC自动控制系统没有按照操作要求工作主要是由三大方面因素的影响造成的:
首先，变频器作为PLC自动控制系统的核心，如果出现故障，势必会造成所带电机不能够正常工作；其次，操作员工没有及时开、关电动阀或者电磁阀，从而影响PLC自动系统正常运行，降低PLC自动系统的可靠性；最后，控制负载接触器是连接指令与PLC自动控制系统的重要桥梁，如果控制负载没有正常工作，即便发出有效指令，PLC自动控制系统也不会执行操作指令[1]。
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除此之外，输入对PLC自动控制系统的开关信号以及模拟信号出现的错误主要表现在:
一，PLC误认为现场触点闭合多次，尤其是受到扫描周期短，导致其内部计算出现错误，从而影响控制信号；
二，PLC自动控制系统触点接触不良或者变送器故障，对PLC自动控制系统可靠性运行造成了消极影响，降低其可靠性；
三，线路老化或者受到机械之间的拉扯，会造成传输信号线短路，导致系统无法顺利接收到指令，造成系统控制出现错误。
4自动控制系统可靠性的提高途径
4.1自动控制系统方案的选择
在选择方案时，应考虑尽量减少控制元件数、接点数和焊点数，以降低系统的失效率。采用可编程控制器(PLC)来代替由继电器等组成的控制柜可以提高系统的可靠性。在比较可编程序控制器和继电器控制柜两种方案时，除了购置价格以外，还应充分估计前者在提高可靠性、缩短开发周期和减小工作量以及节省维修时间等有利因素。
4.2控制元件的选用
正确选用控制元件的品种、规格是提高元件使用可靠性的关键。为此必须深入确切地了解和分析机床对电气控制系统的要求和系统对控制元件的要求。并且收集和消化控制元件制造厂提供的技术材料，如果这些资料不能满足选用的要求时，机床制造厂可按实际使用的条件对控制元件进行试验以确定是否合用。由于选用不当影响可靠性的例子有:忽视输入或输出的机械参数，例如选电磁铁时未考虑所拖负载的力——行程特性，选限位开关时未考虑撞块速度；选接触器时未考虑点动、反接制动的工作方式；选继电器时未考虑能做到可靠接触的额定最低工作电压和额定最小工作电流；选短路保护电器(包括熔断器)时未考虑对接触器等触头的保护；选控制变压器时未考虑漏阻抗在电磁系统起动电流情况下的压降等。
4.3控制元件的工作环境
工作环境对可靠性有很大的影响。尘埃不但会引起电接触故障，而且可以降低绝缘性能、增加交流磁系统极面粘住的风险，因此必须采用必要的防尘措施。对于对可靠性要求较高的系统，控制元件应装入尘埃不能进入的罩壳或电柜内。机床上的控制元件常工作在有润滑油或切削油的地方，这时必须选用防油型元件或采取防油措施。
4.4筛选和预防性更换
为了减少系统的早期失效，可以对控制元件进行筛选，即使每个元件在实际使用条件下连续工作一定次数，把失效产品排除，以减少装到系统中的元件早期失效。元件进入耗损失效期以后，失效率将明显上升。为了防止这种情况影响系统的可靠性，可以在有效寿命(或偶然故障期)将结束时，不管元件是否损坏，都要进行更换。采用筛选和预防性更换，可以保证系统中的元件工作在偶然失效期内，在这个前提下才可以用元件的偶然失效率来计算系统的失效率。
4.5现场失效调查
提高可靠性的办法，从根本上来说，应以现场失效调查和分析着手。和一般的产品设计和计算工作不同，可靠性设计不可能只通过理论和计算取得需要的结果，保证可靠性的程度取决于对使用现场实际发生的失效的了解(包括其深度和广度)。实验室试验也是取得失效数据的一个方法，但由于试验的内容、方法和条件限制，故只能是对现场使用情况的一个近似的模拟，它不可能代替使用现场失效情况的调查分析。脱离了现场条件的可靠性试验是没有实际意义的。
5结语
根据上文所述，提高PLC自动系统可靠性，并不是一蹴而就的事，需要在实际工作中不断完善，才能够不断提高其可靠性。企业不仅要提高工作人员的专业技能，还要在设计控制系统的时候，注重细节，从而有效的提高系统的安全、可靠运行，推动我国工业企业不断发展。
参考文献
[1]陈红卫,俞孟蕻.网络系统最小路集的一种计算机算法[J].电子产品可靠性与环境试验,2010,18(03):259-261.
[2]郭秀欣,马善振,李远顺.PLC在自动化发电机组中的应用研究[J].移动电源与车辆,2012,20(05):12-14.
[3]刁乃新.浅谈对PLC自动控制系统可靠性的认识[J].黑龙江科技信息,2007(6).
[4]王建国.浅谈对PLC自动控制系统可靠性的认识[J].今日科苑,2009 (24).
论文作者:董志永
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
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