目前还没有任何一种工业控制设备能达到可编程控制器的可靠性。三菱公司已宣布今后其生产的可编程序控制器不再标注可靠性指标,因为可编程控制器的高可靠性已使该指标失去意义。但 PLC 的外围设备对整个系统可靠性的影响仍须重视。
(1) 保护 PLC 输出点不被意外损坏
当 PLC 输出点与外接电路连接不当(如直接与大电感负载相连)时,容易烧毁输出接点。在感性负载中加入抑制保护电路,可限制负载关断时电压的突然升高,达到保护输出端电路、提高系统可靠性与稳定性的目的。
1) 晶体管输出型 PLC 的抑制保护电路:晶体管输出点内部集成有齐纳二极管等保护电路,可适应大多数应用;对大电感或高频开关的感性负载,需用外部抑制二极管防止内部元件击穿。图 7.2 为直流晶体管输出型 PLC 的典型抑制保护电路,图中(1)为 1N4001 二极管或类似器件,(2)为 8.2 V、5 W 齐纳二极管。
图 7.2 晶体管输出型 PLC 的抑制保护电路(a)二极管抑制保护电路;(b)齐纳二极管抑制保护电路

2) 继电器输出型 PLC 的抑制保护电路:如图 7.3 所示,将电阻-电容网络跨接在负载上,适用于低压(30 V 以下)直流继电器输出型 PLC。
3) 晶闸管输出型 PLC 的抑制保护电路:用继电器或晶闸管输出去驱动 110 V/220 V 压敏电阻时,电路如图 7.4 所示,将电阻-电容网络跨接在输出继电器接点或晶闸管输出端,并用压敏电阻(RY)抑制尖峰电压,压敏电阻工作电压至少应比供电峰值电压大 20%。图中,继电器输出型 R>0.5×V(有效值),晶闸管输出型 R 最小为 10 Ω;对每 10 VA 的额定负载,电容值选为 0.002~0.005 μF。输出断开时电容 C 会有一定漏电流流过。
图 7.3 继电器输出型 PLC 的抑制保护电路

图 7.4 晶闸管输出型 PLC 的抑制保护电路

(2) 保护 PLC 通信口不被烧毁
PLC 的通信信号一般是非隔离的。不共地的非隔离设备构成网络时,通信电缆内会形成地电流,导致通信错误甚至损坏设备电路。将 PLC 与其他设备经通信口连成网络时应注意:① 选择相同的接地参考点;② 选用隔离的 RS-485/RS-232 转换器;③ 不具备共同电气参考地的设备组网时,可在网络中加装 RS-485/RS-485 或 RS-232/RS-232 中继器。
(3) 抗电气噪声干扰的措施
不正确的接地和控制柜内布线不合理,都会使 PLC 受电气噪声干扰而不能正常工作。应注意:① 系统正确、良好地接地;② 低电压信号电缆与高压动力电缆独立走线;③ 将 PLC 上 24 VDC 传感器电源负端接地;④ I/O 分配时输入、输出模块各自相对集中,防止输出信号干扰输入信号并便于布线;⑤ 对输入信号检测频率要求不高时,可延长输入点的输入信号滤波时间。
(4) 保证模拟量输入信号采样值的稳定
模拟量信号受干扰后会不稳定,干扰可能来自电源电气噪声、输入端电气噪声、不正确的接地,以及模块本身不提供对工频噪声的滤波。使用时应注意:① 由于模块返回的采样值未经滤波,必要时须在用户程序中加入滤波子程序;② 正确安装并校准模拟量模块,传感器导线尽可能短,使用屏蔽双绞线并仅在传感器终端一点接地,未用输入通道要短接,避免信号线与功率导线平行;③ 确保传感器电源无噪声干扰且稳定。
(5) 保证 CPU 运转正常、避免系统故障灯亮
系统故障灯一般由两种错误点亮:用户程序有问题和电气噪声干扰。从 CPU 读出致命错误代码以作出判断和处理;用户程序问题须修改至完全正确,电气噪声干扰则应检查前述各项抗噪措施是否严格遵守。
(6) 保证扩展 I/O 模块与 CPU 连接良好:扩展模块与 CPU 连接不好时,系统运转不正常。
(7) 保护 CPU 电源不被破坏:电源线上的尖峰电压串入 PLC 是造成 CPU 电源损坏的主因。供电电源质量差时,应观察电压冲击的周期和频率,并据此在系统中加入合适的电源净化装置。