PLC设备散热问题探讨 (plc散热)

PLC设备散热问题探讨

一、引言

随着工业自动化程度的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）在各个领域的应用越来越广泛。
PLC设备在工作过程中产生的热量问题也逐渐凸显出来。
良好的散热性能对于PLC设备的稳定运行至关重要。
本文将针对PLC设备的散热问题展开探讨，分析其成因、影响及解决方案。

二、PLC设备散热问题的成因

1. 工作原理产生的热量

PLC设备在工作过程中，其内部的电子元件、处理器等都会产生热量。
特别是在高负荷运行时，设备内部的温度会迅速上升。

2. 环境因素影响

PLC设备所处的环境温度、湿度、灰尘等因素都会影响设备的散热效果。
例如，在高温、高湿环境下，设备的散热性能会受到影响，容易导致设备过热。

三、PLC设备散热问题的影响

1. 设备性能下降

当PLC设备温度过高时，其内部电子元件的性能会受到影响，导致设备运行速度降低，处理速度变慢，从而影响生产效率。

2. 设备寿命缩短

长期高温运行会导致PLC设备内部元件老化，缩短设备的使用寿命。

3. 故障风险增加

设备过热容易导致电子元件损坏，增加故障风险，影响设备的可靠性。

四、PLC设备散热问题解决策略

1. 优化设备结构设计

（1）采用导热性能好的材料，如铜、铝等，提高设备的散热性能。

（2）设计合理的内部结构，确保空气流通，提高散热效率。

（3）考虑设置散热片或散热风扇，增加设备的散热面积，提高散热效果。

2. 改善运行环境

（1）保持设备运行环境清洁，避免灰尘堆积影响散热。

（2）控制室内温度和湿度，为设备提供良好的运行环境。

（3）避免将设备放置在阳光直射或热源附近，以减少外部环境对设备散热的影响。

3. 选用高效能的散热器

针对PLC设备的高负荷运行特点，可以选用高效能的散热器来提高设备的散热效果。
高效能散热器能够快速将设备内部的热量传导出去，保持设备的稳定运行。

4. 实施定期维护

（1）定期检查设备的散热性能，及时发现并解决问题。

（2）定期清理设备内部的灰尘，保持空气流通。

（3）定期检查散热器的性能，确保其正常工作。

5. 采用热管理技术手段

（1）采用热设计分析软件，对设备结构进行热仿真分析，优化设计方案。

（2）实施温度监控，实时监测设备的温度状况，及时采取散热措施。

（3）采用智能散热系统，根据设备的温度状况自动调节散热器的性能，实现设备的自动散热。

五、案例分析

以某化工企业的PLC设备为例，由于长期在高温、高湿环境下运行，设备经常出现过热问题，导致生产中断。针对这一问题，企业采取了以下措施：

1. 改进设备的结构设计，增加散热面积。
2. 安装高效能散热器，提高散热效果。
3. 改善设备的运行环境，控制室内温度和湿度。
4. 实施定期维护，清理设备内部的灰尘。

经过以上措施的实施，该企业的PLC设备过热问题得到了有效解决，提高了设备的运行效率和生产线的稳定性。

六、结论

PLC设备的散热问题对于设备的稳定运行至关重要。
本文通过分析PLC设备散热问题的成因和影响，提出了优化设备结构设计、改善运行环境、选用高效能散热器、实施定期维护以及采用热管理技术手段等解决方案。
通过实际案例的应用，证明了这些措施的有效性。
因此，在PLC设备的应用过程中，应重视散热问题，采取有效措施确保设备的稳定运行。

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plc控制加热温度为什么降温不了

参数设置不合理、散热方案不合理等。 1、参数设置不合理：PLC控制柜的设计方案功率大，当控制柜的温度达到设计方案的温度时，控制柜散热方案无法及时降低柜内温度。 2、散热方案不合理：PLC控制柜应有良好的散热对策。

plc模块烫手

环境温度高造成控制器工作异常，设计不当。 plc模块烫手主要原因是：1、环境温度高造成控制器工作异常，从实际案例看，环境温度高造成控制器工作异常plc模块烫手，首先反映在监控画面实时数据停止刷新，包括画面动态显示停止刷新，同时程序执行出现异常。 需要调整工作环境温度和湿度。 2、设计不当。 设计不当可能造成局部散热不均匀或者影响散热，解决方法是重新设计。

如何提高PLC系统的可靠性

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高可靠性、较强的适应恶劣工业环境的能力，目前广泛应用于机械、冶金、化工、轻工、电力、汽车等行业领域。 PLC的应用使得其所控制的设备、系统的效率与可靠性相对于单纯的继电器控制系统大大加强。 虽然PLC具有很高的可靠性，并且有很强的抗干扰能力，但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱，甚至造成内、外部元件损坏，影响系统的正常工作。 为了提高PLC系统运行的可靠性，使用时应注意以下几个方面的问题。 一、适合的工作环境1.环境温度适宜--各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。 通常PLC允许的环境温度约在0~55℃。 因此，安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方;PLC四周要有足够的通风散热空间。 2.环境湿度适宜-PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%(无凝露)，以保证PLC的绝缘性能。 湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。 因此，不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。 3.注意环境污染--不宜把PLC安装在有大量污染物(如灰尘、油烟、铁粉等)、腐烛性气体和可燃性气体的场所，尤其是有腐蚀性气体的地方，易造成元件及印刷线路板的腐蚀。 如果只能安装在这种场所，在温度允许的条件下，可以将PLC封闭;或将PLC安装在密闭性较高的控制室内，并安装空气净化装置。 4.远离振动和冲击源--安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所，尤其是连续、频繁的振动。 必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响，以免造成接线或插件的松动。 5.远离强干扰源--PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等，同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源，以及易产生强静电的地方。 二、合理的安装与布线1. 注意电源安装电源是干扰进入PLC的主要途径。 PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。 PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵御能力。 在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。 还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。 同时，在安装时还应注意以下问题：1) 隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接，以控制串模干扰;2) 系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备起动时引起的线路压降;3) PLC输入电路用外接直流电源时，最好采用稳压电源，以保证正确的输入信号。 否则可能使PLC接收到错误的信号。 2. 远离高压PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装，更不能与高压电器安装在同一个控制柜内。 在柜内PLC应远离高压电源线。 3. 合理的布线1) I/O线、动力线及其它控制线应分开走线，尽量不要在同一线槽中布线。 2) 交流线与直流线、输入线与输出线最好分开走线。 3) 开关量与模拟量的I/O线最好分开走线，对于传送模拟量信号的I/O线最好用屏蔽线，且屏蔽线的屏敝层应一端接地。 4) PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其它的连线敷埋在同一线槽内。 5)PLC的I/O回路配线，必须使用压接端子或单股线，不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端于连接，否则容易出现火花。 6) 与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联RC或二极管消弧电路。 三、正确的接地良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。 为了抑制干扰，PLC一般最好单独接地，与其它设备分别使用各自的接地装置，如图1(a)所示;也可以采用公共接地，如图1(b)所示;但禁止使用如图1(c)所示的串联接地方式，因为这种接地方式会产生PLC与设备之间的电位差。

良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。 PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。 同时，接地电阻应是越小越好，接地电阻要小于10Ω。 另外，PLC的CPU单元必须接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与它们具有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于10Ω。 有条件的可以给PLC专用的接地线。 四、必须的安全保护环节1.短路保护当PLC输出设备短路时，为了避免PLC内部输出元件损坏，应该在PLC外部输出回路中装上熔断器，进行短路保护。 最好在每个负载的回路中都装上熔断器。 2. 互锁与联锁措施除在程序中保证电路的互锁关系，PLC外部接线中还应该采取硬件的互锁措施，以确保系统安全可靠地运行，如电动机正、反转控制，要利用接触器KM1、KM2常闭触点在PLC外部进行互锁。 在不同电机或电器之间有联锁要求时，最好也在PLC外部进行硬件联锁。 采用PLC外部的硬件进行互锁与联锁，这是PLC控制系统中常用的做法。 3.失压保护与紧急停车措施PLC外部负载的供电线路应具有失压保护措施，当临时停电再恢复供电时，不按下“启动”按钮PLC的外部负载就不能自行启动。 这种接线方法的另一个作用是，当特殊情况下需要紧急停机时，按下“停止”按钮就可以切断负载电源，而与PLC毫无关系。 五、必要的软件措施有时硬件措施不一定完全消除干扰的影响，采用一定的软件措施加以配合，对提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性起到很好的作用。 1.消除开关量输入信号抖动在实际应用中，有些开关输入信号接通时，由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动”现象。 这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成什么影响，但在PLC系统中，由于PLC扫描工作的速度快，扫描周期比实际继电器的动作时间短得多，所以抖动信号就可能被PLC检测到，从而造成错误的结果。 因此，必须对某些“抖动”信号进行处理，以保证系统正常工作。 如图2(a)所示，输入X0抖动会引起输出Y0发生抖动，可采用计数器或定时器，经过适当编程，以消除这种干扰。 如图2(b)所示为消除输入信号抖动的梯形图程序。 当抖动干扰X0断开时间间隔Δt

2.故障的检测与诊断

PLC的可靠性很高且本身有很完善的自诊断功能，如果PLC出现故障，借助自诊断程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢复正常工作。 大量的工程实践表明，PLC外部输入、输出设备的故障率远远高于PLC本身的故障率，而这些设备出现故障后，PLC一般不能觉察出来，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后才停机，有时甚至会造成设备和人身事故。 停机后，查找故障也要花费很多时间。 为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使PLC自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可用PLC程序实现故障的自诊断和自处理。 现代的PLC拥有大量的软件资源，如FX2N系列PLC有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的裕量，可以把这些资源利用起来，用于故障检测。 1)超时检测 机械设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这些时间为参考，在PLC发出输出信号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。 例如设某执行机构(如电动机)在正常情况下运行50s后，它驱动的部件使限位开关动作，发出动作结束信号。 若该执行机构的动作时间超过 60s(即对应定时器的设定时间)，PLC还没有接收到动作结束信号，定时器延时接通的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的循环程序，启动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。 2)逻辑错误检测 在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号(如辅助继电器的状态)相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。 因此，可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。 例如某机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时为ON状态，若它们同时为ON，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。 3.消除预知干扰某些干扰是可以预知的，如PLC的输出命令使执行机构(如大功率电动机、电磁铁)动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。 在容易产生这些干扰的时间内，可用软件封锁PLC的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。 六、采用冗余系统或热备用系统某些控制系统(如化工、造纸、冶金、核电站等)要求有极高的可靠性，如果控制系统出现故障，由此引起停产或设备损坏将造成极大的经济损失。 因此，仅仅通过提高PLC控制系统的自身可靠性是满足不了要求。 在这种要求极高可靠性的大型系统中，常采用冗余系统或热备用系统来有效地解决上述问题。 1.冗余系统所谓冗余系统是指系统中有多余的部分，没有它系统照样工作，但在系统出现故障时，这多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行。 冗余系统一般是在控制系统中最重要的部分(如CPU模块)由两套相同的硬件组成，当某一套出现故障立即由另一套来控制。 是否使用两套相同的I/O模块，取决于系统对可靠性的要求程度。 图3(a) 所示，CPU模块使用相同的程序并行工作，其中一套为主CPU模块，一块为备用CPU模块。 在系统正常运行时，备用CPU模块的输出被禁止，由主CPU模块来控制系统的工作。 同时，主CPU模块还不断通过冗余处理单元(RPU)同步地对备用CPU模块的I/O映像寄存器和其它寄存器进行刷新。 当主CPU模块发出故障信息后，RPU在1～3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。 I/O系统的切换也是由RPU来完成。

2.热备用系统热备用系统的结构较冗余系统简单，虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序，但没有冗余处理单元RPU。 系统两个CPU模块的切换，是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。 如图3(b)所示，两套CPU通过通讯接口连在一起。 当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，并实现切换，其切换过程一般较慢。 七、结论PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，在PLC本身的可靠性很高的情况下，影响控制系统可靠性的主要因素是输入信号元件和输出执行元件。 通过采用成熟技术和高质量的输入输出元器件，合理配置PLC硬件和软件资源，并充分利用PLC内部软元件设计PLC控制系统故障检测与诊断程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件误动作，对关键元器件实行软、硬双重保护，就可以确保控制系统安全可靠地运行。