Page 96 - 可编程控制器设计原理

Principles of Programmable Logic Controller Design
可编程控制器设计原理

受电磁干扰的影响，因此光电隔离可以有效地阻断外部干扰信号的传输路径，保
护 PLC 的输入电路。在输出电路中，同样的原理，PLC 输出的电信号先转换为
光信号，再通过光耦合器转换为电信号驱动外部设备，从而实现了输出电路与外

部设备之间的电气隔离。
2. 软件保护
除了硬件保护，软件保护也是输入输出保护的重要组成部分。通过在程序
中对输入输出信号进行合法性检查，可以及时发现异常信号并采取相应的处理措

施，避免因异常信号导致的系统故障。对于模拟量输入信号，由于其取值范围通
常是连续的，且可能受到各种因素的影响而出现异常。因此，在程序中设置合理
的上下限范围是一种有效的软件保护方法。例如，在一个温度控制系统中，PLC
通过温度传感器采集环境温度信号。假设该温度传感器的正常工作范围是 0℃ -

100℃，那么在程序中可以设置一个温度上下限范围，如 0℃ - 105℃（考虑一定
的安全裕量）。当采集到的温度信号超出这个范围时，说明可能存在传感器故障、
线路短路或断路等问题。此时，程序可以进行相应的处理，如发出报警信号，通
知操作人员进行检查和维修；或者采取安全措施，如停止相关设备的运行，防止

因温度异常导致的设备损坏或安全事故。
程序容错设计：（1）添加异常处理程序。在程序中考虑可能出现的异常情况，
如通信故障、传感器故障等，并编写相应的异常处理程序。例如，当 PLC 与上
位机的通信中断时，程序自动切换到本地控制模式，并发出报警信号。（2）设

置看门狗定时器。使用看门狗定时器来监控程序的运行状态。如果程序由于某种
原因出现死机或陷入无限循环，看门狗定时器超时后会触发相应的处理程序，如
复位 PLC 或重新启动程序。
3. 数据管理

(1) 合理分配数据存储区
根据程序中不同类型的数据（如输入输出数据、中间变量、历史数据等），
合理规划数据块的使用。例如，将经常变化的输入输出数据存储在数据块的开头
部分，方便快速访问；将历史数据存储在数据块的末尾部分，以便于数据的保存

和查询。在程序中对数据的读写操作进行合理安排，避免多个程序段同时对同一
数据进行读写操作，导致数据冲突。可以通过设置标志位或使用互斥锁的方式来
实现数据的安全访问。

88