安全plc及安全相关系统的介绍及安全可靠性分析

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1、湖州职业技术学院机电类专业毕业论文题目:安全PLC及安全相关系统的介绍及安全可靠性分析学生　　　刘纪愉专　业生产过程自动化技术指导教师朱建伟完成日期2009年5月17湖州职业技术学院机电类专业湖职院自动化类专业毕业论文安全PLC及安全相关系统的介绍及安全可靠性分析学生：刘纪愉指导教师：朱建伟2009年5月17湖州职业技术学院机电类专业摘要本文首先介绍了安全PLC系统，论述了安全PLC系统的发展概况，比较了常规PLC和安全PLC，介绍了几种典型的安全PLC系统结构，如1oo2结构、2oo3结构、1oo1D结构、1oo2D结构、2oo4结构、2oo3结构与1oo2D结构等。其次，指

2、出工程设计时应充分考虑安全PLC系统的可靠性、可用性及经济性与系统结构的关系，以获得最佳系统组成。最后，对研究PLC系统及安全PLC相关安全系统进行了可靠性研究。关键词：安全PLC，安全性能等级，安全完整性，安全失效分数17湖州职业技术学院机电类专业目录摘要3目录4前言5第1章安全PLC简介61.1PLC的发展概况61.2几种主要的系统结构81.2.11oo2D体系结构及其失效分析81.2.22oo3体系结构及其失效分析101.2.3各种体系结构的分析对比111.3结论12第2章PLC系统可靠性的研究132.1　系统可靠性132.1.1　系统可靠性的几个术语132.1.2　系统

3、可靠度的计算132.2　提高硬件部分的抗干扰能力132.2.1　模板配置132.2.2　电源供电132.2.3　系统接地142.2.4　对输入/输出通道的抗干扰措施142.2.5　选择合适的接线方式152.2.6　合理利用冗余配置152.3　提高软件的可靠性152.3.1　利用计时器过滤伪输入信号152.3.2　跟踪现场设备的动作时间,保护设备安全162.3.3　增加检修程序,确保设备检修时系统运行稳定162.3.4　增加互锁逻辑,防止误操作17第3章安全PLC相关安全系统的可靠性研究183.1危险失效概率183.2MTTFd——平均无危险故障时间203.3Category——

4、等级213.4DC-DiagnosticCoverage——诊断覆盖率213.5CCF-CommonCauseFailure——共因故障21总　结23结束语24参考文献26附录127附录228附录32917湖州职业技术学院机电类专业前言安全，这两个字在人们的生活、工作之中无处不在。无论是生活中的食品安全、交通安全还是工作中的机械安全、生产安全，已经越来越重视。在工业领域中，安全继电器（或称之为安全模块）由于紧凑的结构、易掌握、易使用、低价格的特点，最先进入中国的工业自动化领域，并且被广大的电气设计人员和最终用户接受。但是对于中、大型安全自动化控制，大规模的使件接线回路一样，安用

5、安全继电器必然会导致设计复杂、成本增加、接线繁琐、故障诊断困难等弊端。与普通PLC的出现替代了大规模普通继电器的硬接线回路一样，安全PLC也应运而生，用于中、大型的安全自动化控制。安全型可编程逻辑控制器（PLC）是为特殊用途的机器设备而设计的，用于关键型控制和安全型应用。这些控制器通常是安全仪表系统（SIS）的一部分，用在检测具有潜在危险的流程工业环境中。一但检测出危险，SIS的应用程序能自动作用，把流程切换到安全状态。PLC作为新一代工业控制计算机因其具有体积小、功能强、通用性好、实用性强、硬件配套齐全、用户程序简单易于维护等优点而广泛应用于工业领域。PLC控制系统的可靠性直

6、接影响到工业企业的安全生产和经济运行。17湖州职业技术学院机电类专业第1章安全PLC简介1.1PLC的发展概况我们知道，一个安全防护系统是由检测单元即现场仪表、控制单元或称逻辑单元及执行单元即现场执行器三部分组成。控制单元则是安全防护系统的核心部分，因此安全防护系统的控制单元一直是工程技术人员在进行安全防护系统设计时主要考虑的对象。其可靠性（reliability）、可用性（availability）及经济性（cost-effect）成为评价一个安全防护系统的一个重要指标。早期采用硬配线继电器以及固态电路逻辑控制器作为安全防护系统的控制单元，为了保证其可靠性，故障安全（fail

7、-safe）的设计思想一开始就被广泛采用。尽管如此，危险性故障如“接点粘住（onstuck）”仍时有发生，可靠性受到限制，严重威胁着工厂安全。同时大量的继电器连接、繁琐的配线带来了较高的故障率，经常误停车，可用性极差。故障发生后没有事故记录，不能自动诊断故障所在，这样就使平均修复时间（MTTR）、平均故障时间（MTBF）变长，给生产照成不必要的损失【6】。70年代，常规PLC开始用于工业生产及过程控制。其强大的逻辑处理能力、快速的响应速度、良好的实时性、方便容易的逻辑编程组态以及紧凑、可靠的