提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)因素

1、 提高PL C 控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)因素段蘇振陜西寶雞中鐵寶橋股份公司摘要:文章提出了PL C 在電控系統(tǒng)應(yīng)用中的可靠性問(wèn)題, 分析了電控系統(tǒng)的傳統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)因素, 針對(duì)PL C 的特點(diǎn), 詳細(xì)闡述了電磁兼容性設(shè)計(jì)、軟件抗干擾設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)和冗余設(shè)計(jì)在提高PL C 控制系統(tǒng)可靠性中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:PL C 電控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)The D esign Factors wh ich Exa lt Rel i Abstract :T h is fo r PL C app lied to electric contro l system , and analy 2ses the in th

2、e electric contro l system , and ai m s at the PL C characteristics , compatibility design , softw are anti 2disturbance design , safety design , bear the envi 2ronm and redundancy design in the app licati on w h ich exalt reliability of the PL C contro l system .Keywords :PL C electric contro l sys

3、tem reliability design1前言可編程序控制器(PL C 已被廣泛地應(yīng)用于各種各樣的工業(yè)控制領(lǐng)域, 它是目前公認(rèn)的可在工業(yè)環(huán)境使用的工業(yè)控制機(jī)。PL C 中采用了高集成度的微電子器件, 其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所不能比擬的。由于PL C 控制系統(tǒng)多工作在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境中, 再加上其自身的一些不同于傳統(tǒng)繼電器控制的特點(diǎn), 如果不在PL C 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì), 那么用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可靠性就會(huì)大打折扣。因此, 我們有必要來(lái)研究提高PL C 控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)因素。提高電控系統(tǒng)可靠性的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有以下幾種。1 使用質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高, 并且有穩(wěn)定貨源的

4、元器件組裝電控系統(tǒng)。2 盡量采用集成度高的組件, 以減少整機(jī)分散元件的個(gè)數(shù)、元器件之間的連線和焊點(diǎn)數(shù), 從而大幅度降低整機(jī)的失效率。3 認(rèn)真做好元器件安裝使用前的篩選、老化處理, 及時(shí)淘汰處于早期失效的不合格產(chǎn)品。4 降額使用元器件。降額使用有利于減輕元器件的負(fù)載, 可降低其工作時(shí)的溫升, 也可避免因瞬時(shí)過(guò)載造成的過(guò)流或過(guò)壓沖擊, 減少偶然失效事故的發(fā)生。PL C 控制系統(tǒng)是一種特殊的微機(jī)控制系統(tǒng),它有其不同于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn), 即采用高靈敏度的微電子器件實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算與弱電信號(hào)傳輸。因此, 要提高PL C 控制系統(tǒng)的可靠性, 單憑傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法尤嫌不足, 還要在PL C

5、控制系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)和軟件抗干擾設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行完善設(shè)計(jì), 從而實(shí)現(xiàn)PL C 控制系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高可靠地安全運(yùn)行。2電磁兼容性設(shè)計(jì)PL C 控制系統(tǒng)是一種特殊的微機(jī)控制系統(tǒng),它以數(shù)字電子元件為主, 工作靈敏度高, 易于受到各種電磁干擾。微機(jī)系統(tǒng)受到干擾后, 輕則丟失存儲(chǔ)器數(shù)據(jù), 重則電控系統(tǒng)失控, 使系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)想不到的危險(xiǎn)狀態(tài)。雖然PL C 在設(shè)計(jì)、制造中已周密地完善了主機(jī)的抗干擾措施, 如濾波、屏蔽、隔離和接地, 使PL C 主機(jī)本身具有了足夠的抗干擾能力, 但PL C 控制系統(tǒng)在進(jìn)行外圍電路設(shè)計(jì)及安54電氣傳動(dòng)2003年第5期 裝、配線工藝時(shí), 仍需充分

6、重視整個(gè)PL C 控制系統(tǒng)的抗干擾能力。電磁干擾的形式多種多樣, 但都是通過(guò)傳導(dǎo)和輻射這兩種耦合方式進(jìn)入PL C 控制系統(tǒng), 產(chǎn)生干擾。因此, 消除或減弱干擾的方法針對(duì)干擾形成的3項(xiàng)因素, 即干擾源、干擾途徑和敏感電路, 可采取以下兩方面的措施。1 消除或降低干擾源的強(qiáng)度。如果PL C 控制系統(tǒng)有變頻器、晶閘管變流裝置等強(qiáng)干擾源存在時(shí), PL C 的安裝應(yīng)盡量遠(yuǎn)離它們?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出售的變頻器大多采用不可控整流電源及PWM 脈寬調(diào)制技術(shù), 致使變頻器輸出電流富含各種高次諧波。為了減少諧波污染造成的干擾, 可在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器, 并且在變頻器允許的情況下, 降低變頻器的載波頻率。為了

7、消除或減弱因電磁接觸器、火花干擾, 電壓抑制電路, 1998試時(shí)發(fā)現(xiàn), PL C , 導(dǎo)致限位開(kāi)關(guān)信號(hào)失效。改變屏蔽電纜接地點(diǎn)后不奏效, 后將變頻器的載波頻率由12kH z 降為2kH z , PL C 輸入口的電磁干擾消失。在該電控系統(tǒng)3個(gè)月的試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn), 變頻器的CPU 存在偶然死機(jī)故障, 經(jīng)在靠近變頻器的接觸器線圈兩端并聯(lián)浪涌電壓抑制電路后, 死機(jī)故障消除。2 破壞干擾途徑, 防止干擾侵入敏感電路。電磁干擾竄入PL C 控制系統(tǒng)的渠道主要有3條, 即空間電磁波輻射干擾; 過(guò)程通道干擾, 干擾通過(guò)PL C 的I O 回路進(jìn)入; 供電系統(tǒng)干擾。一般情況下抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾的措施,

8、如屏蔽、隔離、接地和濾波等技術(shù)手段, PL C 生產(chǎn)廠家已在制造過(guò)程中予以解決, 因此PL C 控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)防止過(guò)程通道的干擾。過(guò)程通道是PL C 的I O 接口與其外圍設(shè)備進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂? 長(zhǎng)線傳輸引入的干擾是主要因素。為了保證長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)現(xiàn)對(duì)PL C 外部信號(hào)的隔離, PL C 裝置已經(jīng)在輸入回路用光電耦合器、輸出回路用小型繼電器或光控晶閘管等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)有效隔離。但為了在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中進(jìn)一步減小過(guò)程通道中的干擾, 仍需采用雙絞線、屏蔽電纜傳輸, 光纖通信和其他隔離手段。PL C 、變頻器的輸入信號(hào)線與動(dòng)力線不論在電控柜內(nèi)外均應(yīng)分開(kāi)走線, 且沿各自的線槽進(jìn)行配線, 并

9、使二者之間保持盡可能大的距離。PL C 的開(kāi)關(guān)量、模擬量I O 口線應(yīng)分開(kāi)敷設(shè), 后者應(yīng)采用屏蔽電纜傳輸。如果模擬量I O 信號(hào)線較長(zhǎng)時(shí), 應(yīng)盡可能采用不易受干擾的420mA 電流傳輸方式。PL C 、變頻器的弱電輸入信號(hào)線距離過(guò)長(zhǎng)而又與強(qiáng)電信號(hào)線并行走線當(dāng)這種情況不可避免時(shí), PL C 、變頻器就容易受各種電磁干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作, 這時(shí)就需要對(duì)弱電信號(hào)傳輸線進(jìn)行有效的屏蔽。弱電壓、電流(05V , 420mA 信號(hào)線, 的絞合線, 圖13a , 而輸入電路接地, 則。圖1b 所示為信號(hào)源接, 而輸入電路浮地, 則屏蔽層在信號(hào)源端接地。圖1c 所示為信號(hào)源和輸入電路均接地, 則屏蔽層兩端都接地

10、。圖1傳輸線屏蔽體接地方法當(dāng)PL C 的輸入信號(hào)線長(zhǎng)度超過(guò)300m 時(shí), 應(yīng)采用中間繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào), 或使用PL C 的遠(yuǎn)程I O 單元。因?yàn)殡姶鸥蓴_的大小與傳輸線的長(zhǎng)度成正比, 當(dāng)傳輸線過(guò)長(zhǎng)時(shí), 強(qiáng)電干擾在PL C 的輸入口傳輸線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流足以使其輸入單元隔離用的光電耦合器中有“ON ”狀態(tài)電流流過(guò), 從而使光電耦合器的隔離作用失效。一般光電耦合器的“ON ”狀態(tài)電流最小僅為4mA , 而小型繼電器線圈的吸合電流大多為數(shù)十mA , 即使強(qiáng)烈的電磁干擾也不會(huì)使小型繼電器吸合。3抗干擾的軟件措施有時(shí)采取硬件抗干擾措施收效甚微時(shí), 就還要用PL C 的軟件抗干擾技術(shù)來(lái)加以配合, 而且

11、它能充分發(fā)揮PL C 的存儲(chǔ)和高速運(yùn)算與邏輯判斷功能, 在成本增加不多的情況下取得很好的抗干擾效果。通常軟件抗干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有以下幾種。1 對(duì)于PL C 的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào), 可以采用軟件延時(shí)20m s , 對(duì)同一信號(hào)作多次讀入, 結(jié)果一致才確認(rèn)輸入有效, 這樣就可以消除偶發(fā)干擾對(duì)64電氣傳動(dòng)2003年第5期 PL C 控制系統(tǒng)的干擾。2 對(duì)PL C 的模擬量輸入信號(hào), 為了消除工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)干擾對(duì)它的影響, 可以采取軟件的數(shù)字濾波技術(shù)。常用的方法有以下幾種。算術(shù)平均值法。對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)采樣多次, 計(jì)算其平均值, 以其平均值作為該點(diǎn)的采樣結(jié)果。這種方法適用于對(duì)一般的具有隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。防脈

12、沖干擾平均值法。這種方法是:先對(duì)平均值法的N 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較, 去掉其中的最大值和最小值, 然后計(jì)算余下的N -2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這樣既可以濾除脈沖干擾, 又可以濾去小的隨機(jī)干擾。中值法。根據(jù)干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小的情況, 對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào), 并對(duì)這些采樣值進(jìn)行比較, 結(jié)果。件完成RC , 用軟件方法代替硬件RC 用軟件濾波技術(shù)消除或減弱干擾信號(hào)的影響, 可以在成本增加很小的情況下獲得滿意的效果, 但必須根據(jù)采集信號(hào)的類型選用合適的數(shù)字濾波方法。4耐環(huán)境設(shè)計(jì)4. 1防振設(shè)計(jì)關(guān)于耐振性因機(jī)種而不同, 電控設(shè)備設(shè)置場(chǎng)所的振動(dòng)加速度應(yīng)限制在5m s 2以內(nèi)。振動(dòng)超過(guò)容許值而加在P

13、L C 電控系統(tǒng)上, 將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)件緊固部分的松動(dòng)、接線材料機(jī)械疲勞而引起的折損、PL C 主控印制電路板上焊接元器件的脫焊以及繼電器、接觸器等有可動(dòng)部分的控制器件誤動(dòng)作, 往往導(dǎo)致整個(gè)PL C 電控系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。在PL C 電控系統(tǒng)的設(shè)置場(chǎng)所振動(dòng)超過(guò)容許值時(shí), 應(yīng)在振源側(cè)加裝隔振器或變更設(shè)置場(chǎng)所來(lái)減小周圍振源對(duì)它的影響。具體內(nèi)容見(jiàn)參考文獻(xiàn)1。4. 2防潮、防塵設(shè)計(jì)PL C 周圍環(huán)境的相對(duì)濕度推薦為35%85%, 環(huán)境濕度過(guò)高常發(fā)生電控裝置的電氣絕緣劣化和金屬部分的腐蝕。如果受設(shè)置場(chǎng)所制約,PL C 電控裝置不得已放置在高濕、多塵場(chǎng)所, 可采用以下技術(shù)措施進(jìn)行防潮、防塵設(shè)計(jì)。1 采用化學(xué)干燥

14、劑排除電控柜內(nèi)部的潮濕空氣, 通常以硅膠作為干燥劑。硅膠能夠吸收周圍空氣中的水分, 其飽和吸水量為自身重量的40%。使用硅膠時(shí), 要用量充分, 放置均勻, 以保證在電控柜內(nèi)部保持一個(gè)均勻的低濕環(huán)境。2 為了防止PL C 、變頻器等停止運(yùn)行時(shí)的結(jié)露, 可設(shè)計(jì)專用的空間對(duì)流加熱器, 利用其熱量提高環(huán)境溫度, 從而使電控柜內(nèi)空氣的相對(duì)濕度保持一個(gè)較低值。PL C 電控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí), 切斷加熱器回路。3 電控柜下方要有進(jìn)氣孔, 上方要有排氣孔, 進(jìn)排氣孔要裝上金屬絲網(wǎng)以避免灰塵和異物進(jìn)入柜內(nèi), 防止液體滴入。, (特別是鐵 。電控柜上方, , 使。. 3散熱設(shè)計(jì)PL C 使用的環(huán)境溫度容許值為045,

15、一般的電氣室內(nèi)使用沒(méi)問(wèn)題。PL C 屬小發(fā)熱量裝置, 單獨(dú)應(yīng)用時(shí), 其自然散熱不成問(wèn)題。但工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的PL C 控制系統(tǒng)大多還有大容量接觸器、變壓器、變頻器或其它大功率變流裝置, 這些均屬大發(fā)熱量裝置, 如不考慮整個(gè)控制系統(tǒng)的散熱, 勢(shì)必造成PL C 及其它對(duì)溫度敏感變流裝置的環(huán)境溫度超過(guò)容許值。不能把PL C 的環(huán)境溫度限制在其容許值以下時(shí), 要采用下述方法降低環(huán)境溫度, 使它在容許溫度內(nèi)。1 由工程經(jīng)驗(yàn)公式可知, 要降低電控柜內(nèi)的溫升, 則需要加大配電柜的尺寸, 或者增加配電柜內(nèi)的換氣風(fēng)量。加大配電柜尺寸的方法不經(jīng)濟(jì), 故一般情況下采用增加冷卻風(fēng)扇換氣量的方法。在電控柜內(nèi)安裝冷卻風(fēng)扇時(shí),

16、 應(yīng)讓大發(fā)熱量器件盡量靠近冷空氣進(jìn)風(fēng)口, 提高散熱效率, 而且盡量避免將PL C 安裝在熱源的上方。2 因PL C 控制系統(tǒng)大發(fā)熱器件導(dǎo)致設(shè)置場(chǎng)所的溫度異常升高時(shí), 可采用裝設(shè)通風(fēng)換氣設(shè)備, 把電控柜的熱量排到室外, 或者設(shè)置冷房裝置強(qiáng)制降低設(shè)置場(chǎng)所的環(huán)境溫度。5安全性設(shè)計(jì)1 急停按鈕應(yīng)直接控制執(zhí)行元件。急停按鈕的設(shè)置是為了處置重大設(shè)備或人身事故而采取的緊急停機(jī)措施, 它應(yīng)直接作用于總電源的控制器件(空氣開(kāi)關(guān)的跳闡線圈、總電源接觸器等 。如果74電氣傳動(dòng)2003年第5期 急停信號(hào)通過(guò)PL C 程序處理, 不但占用其I O 點(diǎn)數(shù), 而且不利于迅速可靠地處理安全事故。2 重要的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入PL

17、C 處理時(shí), 應(yīng)接入相應(yīng)器件的常閉觸點(diǎn)。一些設(shè)計(jì)人員在處理諸如工作狀態(tài)的停止按鈕、運(yùn)動(dòng)機(jī)械的極限行程開(kāi)關(guān)、過(guò)流保護(hù)用的繼電器、電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器等重要的開(kāi)關(guān)量信號(hào)時(shí), 由于習(xí)慣于梯形圖編程, 往往使用它們的常開(kāi)觸點(diǎn)作為PL C 的輸入信號(hào)。分析可知, 這些重要的開(kāi)關(guān)器件一般不會(huì)動(dòng)作, 若輸入線路松脫, 一旦緊急情況發(fā)生, 這些保護(hù)器件的動(dòng)作信號(hào)就不能送入PL C , 從而導(dǎo)致保護(hù)作用失效。所以, 重要的開(kāi)關(guān)量信號(hào)均應(yīng)按其相應(yīng)器件的常閉接法作為PL C 的輸入信號(hào), 一旦線路松脫, PL C 就會(huì)立即停止相應(yīng)的動(dòng)作, 從而確保在這些保護(hù)器件發(fā)訊時(shí), PL C 即時(shí)作出反映。3 PL C 的

18、輸出回路應(yīng)有短路保護(hù)措施PL C , 所以為了確保PL 。4 PL C 輸入、輸出口的漏電流處理, 可采取如下措施。當(dāng)使用雙線式傳感器(光電傳感器、接近開(kāi)關(guān)、帶L ED 的限位開(kāi)關(guān)等 時(shí), PL C 輸入口可能由于它們的漏電流而誤置為“ON ”。當(dāng)它們的漏電流小于1. 3mA 時(shí), 不會(huì)有問(wèn)題; 如果漏電流大于1. 3mA , 則必須如圖2所示, 在PL C 的輸入端并接一個(gè)旁路電阻R , 減小輸入單元的輸入電阻。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)I O 單元, 可按下式計(jì)算旁路電阻的阻值和功率R 7. 2(2. 4I -3 (k 8 W 2. 3 R (W 式中:I 為輸入元件的漏電流, mA 。圖2PL C 輸入端

19、并接旁路電阻圖3輸出負(fù)載兩端并接旁路電阻雙向晶閘管輸出單元驅(qū)動(dòng)小電流負(fù)載時(shí), 雙向晶閘管的漏電流可能會(huì)造成負(fù)載無(wú)法斷開(kāi)的現(xiàn)象。為了避免這種情況發(fā)生, 應(yīng)在輸出負(fù)載兩端并接一個(gè)旁路電阻, 如圖3所示。5 PL C 輸出回路應(yīng)有負(fù)載裝置本身的電氣互鎖。當(dāng)PL C 控制諸如電機(jī)正反轉(zhuǎn)那樣的可逆性轉(zhuǎn)換操作時(shí), 雖然PL C 程序處理時(shí)可加入軟件互鎖, 但是如果輸出模塊的輸出元件失控(如繼電器觸點(diǎn)粘連、晶閘管擊穿 或誤動(dòng)作, 將會(huì)造成軟件互鎖失效, 所以有必要在PL C 的輸出回路加入負(fù)載裝置本身的機(jī)械觸點(diǎn)互鎖, 以進(jìn)一步增加安全性。6 PL C 輸出模塊浪涌電流限制。PL C 的輸出元件繼電器、晶體管

20、和晶閘管等能夠承受10倍額定電流的浪涌電流, 但當(dāng)大浪涌電流負(fù)載, 如白熾燈和整流電源等容性負(fù)載, 它們的浪涌電流超過(guò)容許值時(shí), 應(yīng)按圖4所示, 行限流 。圖4在負(fù)載回路串入電阻保護(hù)輸出單元的另一種方法是:當(dāng)輸出為O FF 時(shí), 在負(fù)載上流過(guò)小電流(1 3額定電流 , 以使浪涌電流大幅度減小, 如圖 5所示。圖5PL C 輸出O FF 時(shí), 負(fù)載上流過(guò)小電流7 PL C 輸入、輸出單元感性負(fù)載浪涌電壓抑制。感性負(fù)載具有儲(chǔ)能的作用, 當(dāng)控制它的觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí), 電路中的感性負(fù)載兩端會(huì)產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍的反電勢(shì); 當(dāng)控制它的觸點(diǎn)閉合時(shí), 會(huì)因觸點(diǎn)的跳動(dòng)產(chǎn)生電弧, 它們均嚴(yán)重影響PL C 控制系統(tǒng)的安

21、全運(yùn)行。當(dāng)PL C 的輸入、輸出口連接有感性負(fù)載時(shí), 應(yīng)在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)浪涌電壓抑制電路。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的幾種浪涌電壓抑制電路的接線原理圖、適用范圍及其元器件參數(shù)計(jì)算與選擇, 請(qǐng)參閱表1。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明, 所有的感性負(fù)載浪涌電壓抑制電路都會(huì)使感性負(fù)載斷開(kāi)時(shí)變化緩慢。因此當(dāng)負(fù)載是繼電器線圈、電磁閥線圈時(shí), 將會(huì)使負(fù)載繼電器、電磁閥的轉(zhuǎn)換時(shí)間延長(zhǎng)。表1中所列舉的4種浪涌電壓抑制電路對(duì)感性負(fù)載的釋放轉(zhuǎn)換時(shí)間影響從大到小依次是:二極管RC 阻容吸收壓敏電阻穩(wěn)壓二極管二極管。8 繼電器輸出模塊的實(shí)際負(fù)載并非從零到額定負(fù)載能力之間, 而是有它的下限負(fù)載能力。因?yàn)? 如果流過(guò)繼電器觸點(diǎn)的電流太小, 就不足以擊穿

22、觸點(diǎn)表面的絕緣薄膜, 接觸電阻大而不穩(wěn)定, 反而使可靠性大為降低。例如, OM RON 對(duì)C 200H84電氣傳動(dòng)2003年第5期 中的繼電器輸出模塊的下限負(fù)載能力定義為直流5V 、10mA 。由此可見(jiàn), 繼電器的觸點(diǎn)電流并非越小越好。9 PL C 的24V 各類傳感器供電, PL 故。PL C 24V 直流電源單獨(dú)供電。10 用戶程序的保護(hù)措施。PL C 的用戶程序大多存放在用鋰電池做后備電源的RAM 中。一般情況下這種存儲(chǔ)方式是安全的, 但在強(qiáng)烈干擾環(huán)境中使用或者后備電池發(fā)生問(wèn)題時(shí), RAM 中的用戶程序也有可能被改寫或丟失。對(duì)可靠性要求特別高的系統(tǒng), 可以在用戶程序調(diào)試好后, 將它通過(guò)E

23、PROM 寫入器寫入無(wú)須斷電后用電池保護(hù)的EPROM 中。EPROM 的優(yōu)點(diǎn)是一片芯片可以多次使用, 但缺點(diǎn)是無(wú)論寫入還是擦除均需專用設(shè)備, 這對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用是很不方便的。而E 2PROM 在這方面有很大的優(yōu)越性。它不僅可以在原系統(tǒng)中像RAM 一樣進(jìn)行讀寫操作, 重復(fù)寫入壽命達(dá)萬(wàn)次以上, 而且系統(tǒng)斷電后, 其儲(chǔ)存的信息又可長(zhǎng)期保存, 像一塊不怕斷電的RAM , 使用起來(lái)十分方便。因此, 在要求高可靠性的電控系統(tǒng)中, E 2PROM 的應(yīng)用日益廣泛。在PL C 電控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí), 應(yīng)對(duì)E 2PROM 加上寫保護(hù), 以防止它被干擾脈沖改寫數(shù)據(jù)。6冗余設(shè)計(jì)對(duì)于那些由于安全和產(chǎn)量的原因要求控制系統(tǒng)具有極

24、高的可靠性和安全性的場(chǎng)合, 如核電站、發(fā)電廠、化工生產(chǎn)、高爐控制、航天器等, 僅通過(guò)提PL C , , 問(wèn)題。目前PL C 的冗余系統(tǒng)有兩種形式, 一是雙機(jī)熱備系統(tǒng), 二是表決式系統(tǒng)。雙機(jī)熱備系統(tǒng)是2個(gè)完全相同的CPU 同時(shí)參與運(yùn)算的模式。一個(gè)CPU 進(jìn)行控制, 而另一個(gè)CPU 雖然參與運(yùn)算但處于后備狀態(tài)。如果執(zhí)行控制功能的CPU 檢測(cè)到故障并停止工作, 則處于熱備狀態(tài)的CPU 立即自動(dòng)接管, 并承擔(dān)起對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能。出現(xiàn)故障的CPU 模塊則可以卸下進(jìn)行修理或更換, 而不影響系統(tǒng)的運(yùn)行。這種冗余系統(tǒng)的典型產(chǎn)品有立石公司的C 2000H 、CVM 1D , 三菱公司的Q 4A RCPU 等

25、。表決式冗余系統(tǒng)的原理框圖如圖6所示。在該系統(tǒng)中, 3個(gè)CPU 同時(shí)接受外部數(shù)據(jù)輸入, 而對(duì)外部輸出的控制, 則由2 3表決模塊依據(jù)3個(gè)CPU 的并行輸出狀態(tài)表決決定。這種系統(tǒng)的典型產(chǎn)品為三菱公司的A 3V T S 系統(tǒng) 。圖6A 3V T S 冗余系統(tǒng)原理框圖7結(jié)束語(yǔ)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣控制領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展, PL C 控制系統(tǒng)的性能也不斷提高, 功能日益強(qiáng)大, 同時(shí)對(duì)于其工作可靠性的要求也越來(lái)越高。本(下轉(zhuǎn)第52頁(yè)94電氣傳動(dòng)2003年第5期電氣傳動(dòng)2003 年第 5 期 K2 1 K1 1 2 (K 1 K s+ K 3 X 2 + L 1 (v e - v s + 2 L 1 (v e

26、 - v s + S 2 E 2 2L 2S 3 E 3 L K 1 (v e - v s 1 K 1 K2 (v e - v s + 2 (v e - v s 2 6L S 2 E 2 S 1 E 1 2L L X 3 兩者之間的變化關(guān)系曲線如圖 4 所示。 圖 4x 變化曲線 為了在 PL C 中實(shí)現(xiàn)按圖 4 所示的位移補(bǔ)償 規(guī)律進(jìn)行控制, 同時(shí)也為了避免在 PL C 中進(jìn)行復(fù) 雜的邏輯運(yùn)算, 我們采用分段法, 并在每一段, 把 曲線按近似線性關(guān)系處理。 21312速度協(xié)調(diào)性研究 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí), 由于浮卷軸的直徑是不斷變化 的, 因而, 電機(jī)的供電電源頻率不僅與浮卷軸外緣 的線速度有關(guān), 而

27、且還與其直徑有關(guān)。 速度同步性研究就是要在變直徑系統(tǒng)中研究 用 PL C 實(shí)現(xiàn)速度同步控制的控制模型, 達(dá)到在保 證位移協(xié)調(diào)的前提下, 動(dòng)態(tài)控制浮卷軸電機(jī)的供 電頻率, 使其外緣的線速度跟隨卷筒外緣牽引繩 速度的變化。 浮卷軸外緣線速度和其轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為 v = ( F 60 i n D 參考文獻(xiàn) 轉(zhuǎn)速和頻率之間的關(guān)系為 n = ( 60f P ( 1- s 由上兩式可得 df = (f v dv 上式給出了由浮卷軸電機(jī)現(xiàn)有頻率 f 、 浮卷 ( 上接第 49 頁(yè) 文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法和針對(duì) 電磁兼容性設(shè) PL C 控制系統(tǒng)提出的耐環(huán)境設(shè)計(jì)、 計(jì)、 軟件抗干擾設(shè)計(jì)、 安全性設(shè)計(jì)、 冗余設(shè)計(jì)等可 靠性設(shè)計(jì)方法的研討, 為 PL C 在電氣控制領(lǐng)域高 可 靠、 安 全 地 應(yīng) 用, 提 供 了 一 些 有 益 的 技 術(shù) 更 方案。 1 鄧召義, 姚振甫 1 實(shí)用電子機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)