摘  要：本文讨论了利用plc剩余资源，通过软件设计提高控制系统的安全可靠性问题，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；逻辑判断 

作者简介：化明松（1976-），男，，台州职业技术学院电子电气工程系助理讲师。 

在plc（Ｐrogrammable  controller）控制的控制系统中，绝大多数故障主要来自于plc的外部电路的电器，其次则是plc自身的输入、输出接口电路。由于采用光电隔离、电磁隔离、电磁屏蔽等措施，plc内部cpu、存储器等电路（硬件）与软件的故障极少。

plc内部资源极其丰富，内部存储器（软继电器）数量往往数以千数。一般来说，除用户应用程序占用部分的内部资源外，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控制系统的的安全可靠性设计方面有着十分重大意义。

在plc控制系统设计时，在控制功能满足要求的前提下，系统的安全和可靠性是放在首位考虑的问题，一般情况下系统至少应当具备以下安全保护功能：（1）工作人员误操作时，被控设备至少不应出现设备及人身安全事故；（2）plc系统输入器件（例如行程开关、传感器等）问题导致输入信号出错时，被控设备至少不应出现设备及人身安全事故；（3）plc系统输出器件自身出现故障而无法按正常要求动作时，被控设备至少不应出现设备及人身安全事故。

在系统的设计时，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，对可能会出现的严重的设备与人身安全事故的必须采取措施加以避免。利用plc剩余资源进行故障诊断的基本原理是利用plc内部尚未使用的器件和运算功能，通过系统保护程序的开发与运行，使plc能及时感知系统的故障或存在的事故隐患，并通过保护程序做出相应的反应，以防止事故发生或扩大。下面就顺序控制中如何利用plc剩余资源提高系统的安全可靠性作一浅显探讨。

1  采用联锁提高系统的安全可靠性

      在继电控制系统中，电气联锁是提高系统安全可靠性的重要方法。通过这些联锁环节避免重大事故的发生，或者将可能出现的严重故障转变为一般故障。一般情况下采用这种方法是可行的。但这种方法往往需要额外增加中间继电器和辅助触点的数量，由此带来的问题是可能导致电路结构的复杂化，带来更多的事故隐患。因此对于较为复杂的继电控制电路完全采用电气联锁这种方法是不合适的。

继电控制中的电气联锁这种设计思路可用于plc程序设计。由于plc是采用“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变plc外部电路的结构，因而不存使电路复杂化的问题。而这种联锁本质上是增加plc运算的条件，使得plc在进行输出之前需要进行更多的安全可靠性判断，从而使系统的安全可靠性得到提高。

在设计plc应用程序时，设计者一般都会考虑采用这种方法。联锁越充分，系统就越安全可靠，但程序也就越长。这里应当指出的是，程序的长与短与plc运行的可靠程度无关，仅仅影响plc的扫描周期，或者说对plc的输出响应略有影响，但这种影响十分有限，可以不予考虑。因此设计者可以充分利用“无限多的软触点”进行充分的可靠性联锁。

 

2  采用时间监控与保护程序提高系统的安全可靠性

一般来讲，大多数的顺序控制中，每个状态持续的时间大致有一个相对准确值，若某一状态持续的时间与正常时间有较大出入时，往往意味着系统可能出现故障，应当及时停止工作进行检查以确定原因。

时间监控与保护程序的设计思路很简单，以被监控“状态”的正常工作时间作为参考时间，在该“状态”被启动的同时也启动一个监控定时器，监控定时器的时间根据被控制设备的具体情况固定在比该“状态”参考时间长（5～30%之间）。当该“状态”的实际工作时间未超过监控定时间的监控时间时，则被认为该“状态”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，监控定时器动作发出信号，plc根据事先编制好的监控保护程序作出相应的动作（禁止输出、停止转移或报警显示等）