PLC控制器剩余器件用于系统保护中的研究.pdf

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《气》(2007.No.3)
文章编号:1004~-289X(2007)03-0026-03
PLC控制器剩余器件用于系统保护中的研究
徐锋,化明松,宋星
(浙江台州职业技术学院电子电气,淅江台州318000)
摘要:讨论了PILC剩余资源,通过软件设计提高控制亲统的安全可靠性,阐述了安全保护程序设计的基本思
路,总结了程序设计的几种方法。
关键词:PLC剩余资源;保护程序;安全可靠性;信号联锁;逻輯判断
中图分类号:TM57
文献标识码:B
Study on PLC Controller Surplus Devices in system Protection
XU Feng, HUA Ming-song, SONG Xing
(The Vocational Technology College of Taizhou, Taizhou Zhejiang 318000, China)
Abstract: How to use PLC surplus resource is discussed in the paper Raise safe reliability of control system b
software design, expound basic thinking of safequard program design and summarize several methods of the pro
gram design
Key words: PLC surplus resource; protective program; safe reliability; signal interlock; logical decision
全事故。
1前言
在系统设计时,要根据被控设备的工作特点和实
际情况,提出合理的故障假设,对可能会出现的设备与
在PLC控制的控制系统中,绝大多数故障主要来人身安全事故必须采取措施加以避免。利用PLC剩余
自于PLC外部电路的电器,其次则是PLC自身的输资源进行故障诊断的基本原理是利用PILC内部尚未
入、输出接口电路。由于采用光电隔离、电磁隔离、电磁使用的器件和运算功能,通过系统保护程序的开发与
屏蔽等措施,PLC内部CPU、存储器等电路(硬件)与运行,使PLC能及时感知系统的故障或存在的事故隐
软件的故障极少。
患,并通过保护程序做出相应的反映,以防止事故发生
PLC内部资源极其丰富,内部存储器(软继电器)或扩大。下面就顺序控制中如何利用PLC剩余资源提
数量往往数以干数。一般来说,除用户应用程序占用部高系统的安全可靠性作一浅显探讨
分的内部资源外,PLC还有大量尚未被利用的内部软
器件。这些剩余的资源在PLC控制系统的安全可靠姓2采用联锁提高系统的安全可靠性
设计方面有着十分重大意义。
在继电控制系统中,电气联锁是提高系统安全可
在PLC控制系统设计时,在控制功能满足要求的靠性的重要方法。通过这些联锁环节避免重大事故的
前提下,系统的安全和可靠性是首要问题,一般情况下发生,或者将可能出现的严重故障转变为一般故障。但
系统至少应当具备以下安全保护功能
这种方法往往需要额外增加中间继电器和辅助触点的
(1)工作人员误操作时,被控设备至少不应出现设数量,由此可能导致电路结构的复杂化,带来更多的事
备及人身安全事故;
故隐患。因此对于较为复杂的继电控制电路完全采用
2)PLC系统输入器件(例如行程开关、传感器电气联锁这种方法是不合适的
等)导致输入信号出错时,被控设备至少不应出现设备
继电控制中的电气联锁这种设计思路可用于
及人身安全事故;
PLC程序设计。由于PLC是采用“软器件”、“软触点”
(3)PLC系统输出器件自身出现故障而无法按正进行联锁,它并不改变PLC外部电路的结构,因而不
常要求动作时,被控设备至少不应出现设备及人身安存在使电路复杂化的问题。而这种联锁本质上是增加
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《之气升果》(2007.No.3)
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PLC运算的条件,使得PIC在输出之前需要进行更编制和运行输入信号逻辑判断程序,对系统输入的实
多的安全可靠性判断,从而使系统的安全可靠性得到时信号进行逻辑分析(运算),从而判断出输入信号正
提高。
确与否。当需要判断的输入信号较多时,还可以编制数
在设计PLC应用程序时,设计者一般都会考虑采据传输程序将顺序控制中各状态应有的、符合逻辑的
用这种方法。联锁越充分,系统就越安全可靠,但程序正确的输入信息事先存入PLC内部字或位寄存器列
也就越长。这里应当指出的是,程序的长与短与PLC表中;通过编制和运行数据逻辑判断程序,将每一状态
运行的可靠程度无关,仅仅影响PLC的扫描周期,或的实时输入信号与该状态事先已经存入的正确信号进
者说对PLC的输出响应略有影响,但这种影响十分有行比较。根据比较结果决定PLC是否开始工作,或决
限,可以不予考虑。因此设计者可以充分利用“无限多定其当前状态、下一状态的工作情况等。
的软触点”进行充分的可靠性联锁。
逻辑判断程序的运行视被控系统的持点与要求而
采用时间监控与保护程序提高系统的安全决定,可以安排每个扫描周期都运行,也可安排在被控
设备运行开始时扫描逻辑判断程序,还可采用诸如中
可靠性
断、定时等运行方式。由于是采用对输入信号进行检测
般来讲,大多数的顺序控制中,每个状态持续的比较,从某种程度上讲,是对部分事故的隐患进行检
时间大致有一个相对准确值,若某一状态持续的时间测。而这种检测通常安排在事故发生前进行。因此,采
与正常时间有较大出入时,往往意味着系统可能出现用这种方法可以避免部分事故的发生,防患于未然。
故障,应当及时停止工作进行检查以确定原因
个系统中若对所有的输入信号都进行正确性逻
时间监控与保护程序的设计思路很简单,以被监辑判断的话,则必将引起判断程序的复杂化,同时也増
控“状态”的正常工作时间作为参考时间,在该“状态”加程序编制的难度。逻辑判断程序的编制往往是具有
被启动的同时也启动一个监控定时器,监控定时器的针对性的,一般情况下,我们只对某些发生错误后可能
时间根据被控制设备的具体情况固定在比该“状态”参引起设备或人身事故的输入信号进行正确性判断就可
考时间长5%~30%之间。当该“状态”的实际工作时以了。判断保护程序的编制没有固定的模式,编制过程
间未超过监控定时间的监控时间时,则被认为该“状非常灵活,因此在实际应用中使用较多
态”工作正常。若实际工作时间超过监控定时器的时
间,则被认为该“状态”工作出现问题,监控定时器动作5应用举例
发出信号,PLC根据事先编制好的监控保护程序作出
图1是某一锅炉房运煤车的工作示意图,其工作
相应的动作(禁止输出、停止转移或报警显示等)
流程如下:工人在存煤库装好煤→发出运行指令后煤
这种设计理念是建立在对已经发生的事故现象进车向前运行→运行到终点后进行自动卸煤→T1时间
行检测并做相应措施的基础上。因此,这种监控保护程后自动返回→到存煤库后自动停止。(图中0SQ、1SQ
序无法事先对故障隐患进行检测,因而也就不能避免分别为原始位置开关和超限位开关,2SQ、3SQ分别为
事故发生。它只能在事故障发生后做相应处理,以避免终点位置开关和超限位开关,SB1起动信号