PLC控制系统安全性及软件设计的可靠性分析Research on Decompression Valve Mon-ito.pdfVIP

PLC控制系统安全性及软件设计的可靠性分析Researchon

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摘要

可编程控制器具有体积小、通用性强的特点，但是在PLC工业应用中

，由于控制环境的差异，导致控制系统存在一定的安全问题，包括硬件安

全性、抗干扰性以及软件逻辑故障等问题，该类问题一旦发生可能对控制

系统本身的运行造成影响，严重的可能造成生产设备的损坏或者影响生产

人员的生命财产安全。应此本文提出了对PLC控制系统安全性以及软件设

计安全性的整体分析，对目前PLC控制系统的常见非安全因素进行全面的

整合，并提出具体的改善和设计方案，从软件设计的角度考虑如何提升控

制系统的安全性以及抗干扰能力。

文章首先对于PLC控制系统的三大类影响自身安全性的因素进行分析

，指出硬件、干扰以及软件逻辑故障因素，并分别针对硬件和软件的安全

性提升制定具体的改善方案，包括硬件的预处理和抗干扰设计、软件的自

检和冗余方案等，针对不同的安全性问题种类进行设计负荷应用需求的系

统运行措施。关键词PLC控制系统；安全性；软件设计；分析

目录

摘要I

第1章绪论1

1.1研究目的及意义1

1.2国内外研究现状1

1.3论文主要研究内容3

第2章PLC控制系统安全性的影响因素4

2.1硬件的安全性4

2.1.1漏电流现象4

2.1.2冲击电流现象4

2.1.3电磁兼容性问题4

2.2干扰因素5

2.2.1硬件导致的磁干扰5

2.2.2环境磁场干扰5

2.3软件的逻辑因素6

2.3.1错误发讯和动作6

2.3.2逻辑异常的报警和停机6

2.3.3联锁和警报时钟的错误7

2.4本章小结8

第3章PLC控制系统的硬件安全性设计9

3.1硬件的预处理9

3.1.1漏电流和冲击电流的预处理9

3.1.2配线及工作环境的保护11

3.2改良抗干扰设计13

3.2.1硬件抗干扰设计13

3.2.2电磁电感兼容性及抗干扰设计16

3.2.3基于滤波技术的抗干扰设计方案18

3.2.4通过计数器和定时器消除触点抖动干扰20

3.3硬件冗余方案21

3.4本章小结22

第4章PLC控制系统软件安全性设计24

4.1软硬件互锁的关联优先24

4.1.1基本的互锁方案24

4.1.2基于微分指令的互锁优化方案25

4.2加入故障检测方案27

4.2.1不当操作故障27

4.2.2故障自检系统27

4.3警报时钟及定时延时操作方案28

4.3.1延时设计思路28

4.3.2延时设计的实现30

4.4软冗余方案32

4.5本章小结34

结论35

参考文献36

攻读硕士学位期间发表的学术论文38

个人简历39

致谢41

第1章绪论

1.1研究目的及意义

在当今的工业界，只要涉及控制的地方，都离不开PLC这个大脑。PL

C的应用大部分属于工业生产的核心控制领域以及社会生活中最为常见的

控制管理当中的应用。以工业生产为例来说，PLC数控机床是PLC应用最为

常见的一种，在设备运行的过程中PLC参与了逻辑运算的相关动作，同时

完成机床相应开关控制等辅助性的控制，在运行的过程中，一旦由于硬件

或者逻辑错误而出现故障，不但容易导致生产差错，还可能引发其他危害

，例如危害人生命安全的状况，控制系统的危害可能导致经济和生命财产

的双重危害；以社会应用来说，在社会生活的各个领域都有PLC控制系统

的影子，例如楼宇控制系统中的电梯系统，其通过PLC控制器实现自动反

馈和自动控制，避免夹人、撞人现象的发生，一旦控制系统出现逻辑故障

，进行错误的判断，就可能出现危及人身安全的事故。因此，我们提出了

改善和提升PLC控制系统安全性的分析和研究。

参考文献

[1]姜玉柱.浅谈PLC控制系统的抗干扰问题[J].兵工自动化，2007

，(02).

[2]田裕康.PLC编程语言解释方法研究与系统实现[D].武汉理工大

学，2004.