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(guò)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(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)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(duì)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(shí)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(yáng)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(chǎng)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(duì)濕度一般要求小于85％，以保證PLC的絕緣性能。濕度太大也會(huì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(lái)源和預(yù)防措施

干擾的主要來(lái)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(chǎng)(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱(chēng)為輻射干擾，若PLC系統(tǒng)置于所射頻場(chǎng)內(nèi)，就會(huì)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(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊。可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。

信號(hào)線引入的干擾。

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類(lèi)信號(hào)之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾;二是信號(hào)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(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。

變頻器干擾。

一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)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(huì)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(guò)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(dòng)力線和信號(hào)線走線要更加合理等等，對(duì)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(hào)的影響。電源調(diào)整與保護(hù):電源波動(dòng)造成電壓畸變或毛刺，將對(duì)PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì)微處理器核心部件所需要的+5V電源采用多級(jí)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(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。盡量時(shí)電源線平行走線，時(shí)電源線對(duì)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(duì)干擾抑制效果不一樣，一般次級(jí)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(tái)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(hào)線引入的防干擾措施。

動(dòng)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(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)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(hào)隔離器解決干擾問(wèn)題也是很理想的辦法，其原理是首先將PLC接收的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)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(hào)或不同信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號(hào)、電源、地之間絕對(duì)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(wèn)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(gè)，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(hào)地。輸入端信號(hào)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(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過(guò)專(zhuān)門(mén)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(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號(hào)頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時(shí)，可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地;在1～10MH之間時(shí)，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(zhuān)用地線。

變頻器干擾的抑制。

(1)加隔離變壓器，主要是針對(duì)來(lái)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(dòng)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(guò)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(lèi)：外部電源和內(nèi)部電源。

外部電源是用來(lái)驅(qū)動(dòng)PLC輸出設(shè)備(負(fù)載)和提供輸入信號(hào)的，又稱(chēng)用戶電源，同一臺(tái)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(duì)PLC性能影響不大。因此，對(duì)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(duì)內(nèi)部電源有較高的要求。一般PLC的內(nèi)部電源都采用開(kāi)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(chǎng)合，應(yīng)該用帶屏蔽層的隔離變壓器，對(duì)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(shí)，在安裝時(shí)還應(yīng)注意以下問(wèn)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(dòng)力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量設(shè)備起動(dòng)時(shí)引起的線路壓降；

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

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(gè)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(dòng)力線及其它控制線應(yīng)分開(kāi)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(kāi)走線。

3)開(kāi)關(guān)量與模擬量的I/O線最好分開(kāi)走線，對(duì)于傳送模擬量信號(hào)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(hào)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(shí)，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(gè)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(dòng)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(shí)，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(chē)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(shí)停電再恢復(fù)供電時(shí)，不按下“啟動(dòng)”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動(dòng)。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“停止”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，而與PLC毫無(wú)關(guān)系。

五、必要的軟件措施

有時(shí)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(duì)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(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)抖動(dòng)

在實(shí)際應(yīng)用中，有些開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)接通時(shí)，由于外界的干擾而出現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷的“抖動(dòng)”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(huì)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(dòng)作時(shí)間短得多，所以抖動(dòng)信號(hào)就可能被PLC檢測(cè)到，從而造成錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，必須對(duì)某些“抖動(dòng)”信號(hào)進(jìn)行處理，以保證系統(tǒng)正常工作。

輸入信號(hào)抖動(dòng)的影響及消除

a)抖動(dòng)現(xiàn)象的影響b)消除抖動(dòng)的方法

2．故障的檢測(cè)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(jué)察出來(lái)，可能使故障擴(kuò)大，直至強(qiáng)電保護(hù)裝置動(dòng)作后才停機(jī)，有時(shí)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(shí)間。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，在沒(méi)有釀成事故之前使PLC自動(dòng)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(shí)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(lái)，用于故障檢測(cè)。

（1）超時(shí)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備在各工步的動(dòng)作所需的時(shí)間一般是不變的，即使變化也不會(huì)太大，因此可以以這些時(shí)間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號(hào)，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)20％左右。例如設(shè)某執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)機(jī)）在正常情況下運(yùn)行50s后，它驅(qū)動(dòng)的部件使限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出動(dòng)作結(jié)束信號(hào)。若該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間超過(guò)60s（即對(duì)應(yīng)定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間），PLC還沒(méi)有接收到動(dòng)作結(jié)束信號(hào)，定時(shí)器延時(shí)接通的常開(kāi)觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)，該信號(hào)停止正常的循環(huán)程序，啟動(dòng)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(lèi)，及時(shí)采取排除故障的措施。

（2）邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)（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(hào)，則說(shuō)明出現(xiàn)了故障。因此，可以編制一些常見(jiàn)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(dòng)過(guò)程中先后有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)為ON狀態(tài)，若它們同時(shí)為ON，說(shuō)明至少有一個(gè)限位開(kāi)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(dòng)機(jī)、電磁鐵）動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號(hào)，它們產(chǎn)生的干擾信號(hào)可能使PLC接收錯(cuò)誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時(shí)間內(nèi)，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號(hào)，在干擾易發(fā)期過(guò)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(guò)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(lái)有效地解決上述問(wèn)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(méi)有它系統(tǒng)照樣工作，但在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，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(lái)控制。是否使用兩套相同的I/O模塊，取決于系統(tǒng)對(duì)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(shí)，備用CPU模塊的輸出被禁止，由主CPU模塊來(lái)控制系統(tǒng)的工作。同時(shí)，主CPU模塊還不斷通過(guò)冗余處理單元（RPU）同步地對(duì)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(gè)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(lái)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(jiǎn)單，雖然也有兩個(gè)CPU模塊在同時(shí)運(yùn)行一個(gè)程序，但沒(méi)有冗余處理單元RPU。系統(tǒng)兩個(gè)CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過(guò)通信口與備用CPU模塊進(jìn)行通信來(lái)完成的。兩套CPU通過(guò)通訊接口連在一起。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由主CPU通知備用CPU，并實(shí)現(xiàn)切換，其切換過(guò)程一般較慢。