PLC產品設計階段應考慮的問題
對任何工業產品來說，用戶最關心的問題，就是可靠性。其它的性能，用戶從產品的樣本上都可以看到，并可以立即判斷出這個產品是否能用。只有產品的穩定性和可靠性的問題，用戶不是一下子能夠看得出來的。而且，如果產品不可靠，在用戶的使用中，損壞的可能不僅是產品本身，而是和產品相關的整個設備，和這個設備正在生產的整批產品。就拿PLC做例子來說，如果用在了高爐控制系統上，那么，當PLC發生故障的時候，可能會導致鼓風機、上料系統、控制閥通通出現故障或異常，嚴重的，可能導致整爐鐵水報廢，甚至整座高爐的報廢。
那么，PLC的制造商如何來保障產品的可靠性呢？
產品的可靠性，其實是體現在故障率上，故障率越低，可靠性就越高。而要降低故障率，首先要分析可能產生故障的因素，這就要從PLC的內部結構和使用的外部環境來入手分析。
從PLC內部的結構來說，可以分為軟件和硬件兩個大的部分，而軟件又分為底層軟件、應用軟件和編程軟件；硬件則分為CPU、電源、I/O、通訊、接插件和機械結構等幾個部分。
首先分析PLC硬件的故障率。由于PLC的特殊的程序結構，在CPU和I/O電路方面，故障率的大小主要與硬件結構設計、元器件的選擇、和生產工藝有關。而硬件設計與元器件的選擇主要取決于研發的水平和經驗，而且，經過幾代產品的應用，可以發現其中存在的問題，對于有一定歷史和應用規模的制造商來說，在這方面可以控制得比較好。而生產工藝方面，對于有自己的生產線的廠家可以通過多次的生產來分析自己生產線的特點，尤其是生產過程的不足，因此，通常即便每個產品前兩批產品有問題，也可以通過對故障進行診斷，來改善和改進生產線，因此，在這方面的問題不會太多。
而對于電源部分來說，因為PLC的電源除了給PLC本身供電外，有時還要給外部的儀表供電，另外，PLC本身因為所帶的I/O模塊（或者擴展I/O模塊）的數量變化，因此，負載的變化比較大。而從設計方面來說，只能按照最大的考慮，但電源因為是功率器件，很容易發熱，功率器件的溫升進一步又會影響周邊其它器件的性能，尤其是當過流或者過壓的情況存在時，還會出現燒壞元件的情況，但如果余量留得太大，成本又增加很多，所以，電源模塊是一個比較容易出現故障的部分。通常，解決的問題，除了選取質量好的器件外，還要從設計上考慮足夠大的余量，而犧牲一些成本。比如，現在德維森的V80的PLC，電流額定即便只有10A，但實際上做了50A的容量，就基本上可以消除這方面的問題。
通訊部分，是PLC在使用中客戶投訴最多的部分，PLC的通訊通常有串口（RS232，RS485），以太網，和工業現場總線的網口。由于這些通訊的手段大都來源于個人計算機，因此，許多標準的通訊接口的規范并不是能十分適合工業現場的，比如電壓等級，容錯率等等。因此，通訊口出現問題的概率比較的。從產品設計的角度來說，如何能夠通過軟件和硬件的設計，使得通訊口對外界的適應性增強，以及通過采取各種抗干擾措施，減少外界對PLC內部的通訊部分的干擾，這是一個十分具有挑戰性的任務。另外，要提出的是，既然是通訊，必然涉及到協議的問題，也就會牽涉到通訊的對方，比如計算機、人機界面、其它的PLC、變頻器、現場智能儀表或智能設備等等，而許多通訊的故障都是由于通訊的對象的問題或者通訊參數設置問題引起的，而不是PLC的真正故障，這就要考驗在PLC的安裝和使用中，負責調試的技術人員的水平和經驗了。
接插件在PLC的成本中占的比重雖然不是很大，但卻是PLC在使用過程中常常出現故障的元件，接觸不良是最常見的現象，即便是設計得很好的PLC的接線端子，如果用戶在接線時不是很小心，也會出現接觸不良的問題。而接線端子的標識如果不是很清晰醒目，或者接線人員心不在焉的話，還會發生接錯線的情況，如果將強電接入到信號端，將立即造成PLC的損壞。
從設計的方面來說，對PLC接線端子的設計也是很講究的，不僅要選擇接觸性能良好的端子，還要考慮工業現場的使用情況，考慮端子的耐用性，和安裝、調試和維修時接線端子的接插的方便性。另外，對端子的標識往往是許多PLC制造商容易忽略的事情，如何人性化地考慮端子的標識，更是考驗PLC設計人員的心理知識水平。
PLC的機械結構主要是外殼和底板，不僅要考慮對內部電路板、通訊接口、端子的連接和固定，還要考慮PLC的散熱、對外界的灰塵、水汽和沖擊的防范，還要考慮振動、甚至電磁干擾的屏蔽。另外，結構設計更是產品外觀的主要表現，因此，產品結構設計不僅需要了解各類電氣和機械知識，也要考慮現場用戶的使用習慣，更要具備足夠的藝術修養。
軟件方面，從開發的角度來說，要完成PLC的所有功能已經是一項十分龐大的系統工程，而這部分的工作在整個PLC的系統軟件設計和編程里，其實只是所有的工作量中的很小的一部分。其余的，大部分都是要圍繞著可靠性的方面，進行軟件設計和編程。軟件可靠性的設計，首先要考慮PLC在正常運行時各種可能的突發情況，要進行容錯設計。由于PLC是直接與各類硬件打交道的，包括CPU的地址、數據、寄存器、緩存，還有外界的輸入輸出控制，而許多硬件的受各類影響，會發生不同的變化，因此，但是內部的容錯處理就已經是很大的工作量了，而這些方面的編程，并沒有一定的章法和先例可循，完全靠經驗。另外，對于外界的一些環境影響，如電磁干擾、溫度變化、信號錯誤、通訊錯誤、各類信號的超限變化等，還有人為操作的失誤，如編程錯誤，接線錯誤和操作失誤等；都要進行必要的容錯設計，這些就更是要依靠經驗積累了。之所以PLC的品牌就那么多，而且都是老牌的公司，主要就是由于這個原因。
以上所說的主要是底層軟件的可靠性考慮，而在PLC的編程軟件上，除了同樣考慮上述因素外，還要加上用戶的編程習慣、軟件界面的友好和優化、與其它軟件的兼容和通訊、與各類數據庫的交換、程序結構的容錯判斷和處理等等；更是不一而足了。
那么，PLC的制造商如何來保障產品的可靠性呢？
產品的可靠性，其實是體現在故障率上，故障率越低，可靠性就越高。而要降低故障率，首先要分析可能產生故障的因素，這就要從PLC的內部結構和使用的外部環境來入手分析。
從PLC內部的結構來說，可以分為軟件和硬件兩個大的部分，而軟件又分為底層軟件、應用軟件和編程軟件；硬件則分為CPU、電源、I/O、通訊、接插件和機械結構等幾個部分。
首先分析PLC硬件的故障率。由于PLC的特殊的程序結構，在CPU和I/O電路方面，故障率的大小主要與硬件結構設計、元器件的選擇、和生產工藝有關。而硬件設計與元器件的選擇主要取決于研發的水平和經驗，而且，經過幾代產品的應用，可以發現其中存在的問題，對于有一定歷史和應用規模的制造商來說，在這方面可以控制得比較好。而生產工藝方面，對于有自己的生產線的廠家可以通過多次的生產來分析自己生產線的特點，尤其是生產過程的不足，因此，通常即便每個產品前兩批產品有問題，也可以通過對故障進行診斷，來改善和改進生產線，因此，在這方面的問題不會太多。
而對于電源部分來說，因為PLC的電源除了給PLC本身供電外，有時還要給外部的儀表供電，另外，PLC本身因為所帶的I/O模塊（或者擴展I/O模塊）的數量變化，因此，負載的變化比較大。而從設計方面來說，只能按照最大的考慮，但電源因為是功率器件，很容易發熱，功率器件的溫升進一步又會影響周邊其它器件的性能，尤其是當過流或者過壓的情況存在時，還會出現燒壞元件的情況，但如果余量留得太大，成本又增加很多，所以，電源模塊是一個比較容易出現故障的部分。通常，解決的問題，除了選取質量好的器件外，還要從設計上考慮足夠大的余量，而犧牲一些成本。比如，現在德維森的V80的PLC，電流額定即便只有10A，但實際上做了50A的容量，就基本上可以消除這方面的問題。
通訊部分，是PLC在使用中客戶投訴最多的部分，PLC的通訊通常有串口（RS232，RS485），以太網，和工業現場總線的網口。由于這些通訊的手段大都來源于個人計算機，因此，許多標準的通訊接口的規范并不是能十分適合工業現場的，比如電壓等級，容錯率等等。因此，通訊口出現問題的概率比較的。從產品設計的角度來說，如何能夠通過軟件和硬件的設計，使得通訊口對外界的適應性增強，以及通過采取各種抗干擾措施，減少外界對PLC內部的通訊部分的干擾，這是一個十分具有挑戰性的任務。另外，要提出的是，既然是通訊，必然涉及到協議的問題，也就會牽涉到通訊的對方，比如計算機、人機界面、其它的PLC、變頻器、現場智能儀表或智能設備等等，而許多通訊的故障都是由于通訊的對象的問題或者通訊參數設置問題引起的，而不是PLC的真正故障，這就要考驗在PLC的安裝和使用中，負責調試的技術人員的水平和經驗了。
接插件在PLC的成本中占的比重雖然不是很大，但卻是PLC在使用過程中常常出現故障的元件，接觸不良是最常見的現象，即便是設計得很好的PLC的接線端子，如果用戶在接線時不是很小心，也會出現接觸不良的問題。而接線端子的標識如果不是很清晰醒目，或者接線人員心不在焉的話，還會發生接錯線的情況，如果將強電接入到信號端，將立即造成PLC的損壞。
從設計的方面來說，對PLC接線端子的設計也是很講究的，不僅要選擇接觸性能良好的端子，還要考慮工業現場的使用情況，考慮端子的耐用性，和安裝、調試和維修時接線端子的接插的方便性。另外，對端子的標識往往是許多PLC制造商容易忽略的事情，如何人性化地考慮端子的標識，更是考驗PLC設計人員的心理知識水平。
PLC的機械結構主要是外殼和底板，不僅要考慮對內部電路板、通訊接口、端子的連接和固定，還要考慮PLC的散熱、對外界的灰塵、水汽和沖擊的防范，還要考慮振動、甚至電磁干擾的屏蔽。另外，結構設計更是產品外觀的主要表現，因此，產品結構設計不僅需要了解各類電氣和機械知識，也要考慮現場用戶的使用習慣，更要具備足夠的藝術修養。
軟件方面，從開發的角度來說，要完成PLC的所有功能已經是一項十分龐大的系統工程，而這部分的工作在整個PLC的系統軟件設計和編程里，其實只是所有的工作量中的很小的一部分。其余的，大部分都是要圍繞著可靠性的方面，進行軟件設計和編程。軟件可靠性的設計，首先要考慮PLC在正常運行時各種可能的突發情況，要進行容錯設計。由于PLC是直接與各類硬件打交道的，包括CPU的地址、數據、寄存器、緩存，還有外界的輸入輸出控制，而許多硬件的受各類影響，會發生不同的變化，因此，但是內部的容錯處理就已經是很大的工作量了，而這些方面的編程，并沒有一定的章法和先例可循，完全靠經驗。另外，對于外界的一些環境影響，如電磁干擾、溫度變化、信號錯誤、通訊錯誤、各類信號的超限變化等，還有人為操作的失誤，如編程錯誤，接線錯誤和操作失誤等；都要進行必要的容錯設計，這些就更是要依靠經驗積累了。之所以PLC的品牌就那么多，而且都是老牌的公司，主要就是由于這個原因。
以上所說的主要是底層軟件的可靠性考慮，而在PLC的編程軟件上，除了同樣考慮上述因素外，還要加上用戶的編程習慣、軟件界面的友好和優化、與其它軟件的兼容和通訊、與各類數據庫的交換、程序結構的容錯判斷和處理等等；更是不一而足了。
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