昆明海闊科技有限公司 楊天永

西門子PLC在工廠應用中的問題及處置建議分析

昆明海闊科技有限公司 楊天永

在我國當前的生產(chǎn)中，西門子PLC的應用十分廣泛，其靈活性和精確性很高成本較低，得到了工業(yè)領域生產(chǎn)廠商的青睞，但是由于多種因素導致了系統(tǒng)出現(xiàn)問題。文章從西門子PLC的構成開始詳細介紹了該系統(tǒng)的應用領域和應用特點，并對生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題進行了討論，提出了相對應的解決措施，希望對同行業(yè)有所裨益。

西門子PLC；工廠應用；問題處理；建議

西門子PLC在形式上結(jié)合了信息化，數(shù)字化和微電子等幾項先進的技術，過去的模式多是接線邏輯，現(xiàn)在發(fā)展成為了存儲邏輯，其功能也較過去的形式更加靈活，在各大中小型工業(yè)工廠中投入使用。同時，PLC在工業(yè)上產(chǎn)制造上的高穩(wěn)定性和高精確性讓工廠的控制水平得到了空前的提升。在德國的西門子PCL的電氣控制技術中，集合了網(wǎng)絡只能，數(shù)字化以及模擬量幾個方面，根據(jù)多種不同的生產(chǎn)要求，可以對集散裝置的運動裝置進行控制，成為了商業(yè)中控制方面的主要控制手段。由于一些制造過程的復雜性，PLC技術在生產(chǎn)中也受到了不同程度的干擾，產(chǎn)生了一些問題，對其工作效率產(chǎn)生了一定的影響，給整個電氣控制的可靠性的精確性都帶來了新的考驗，所以，本文對西門子PLC在應用過程中出現(xiàn)的問題進行了分析并提出適合的解決方案。

一、構成和應用特點

（一）構成

可編譯控制機主要分為六個主要部分：

1.CPU模塊

在中央處理模塊中，其主要功能是對信號進行采集，在程序設計時根據(jù)用戶的實際需要進行操作。在模塊中還有存儲器和微處理器，所以要根據(jù)程序或者數(shù)據(jù)的不同，進行不同的操作；

2.輸入和輸出模塊

控制機還可以控制模擬量和數(shù)字量之間的輸入模塊和輸出模塊，針對這兩個數(shù)值量顯示的信號，通過電位器，按鈕，開關，發(fā)電機和變送器等，對輸入進行控制。數(shù)字量的輸出模塊負責控制警報裝置，接觸體和閥體設備等；

3.電源模塊

將正常情況下的220V交流電通過設備變成24V的直流電，為背板的總線提供低電壓直流電；

4.通信模塊

通信模塊在系統(tǒng)中的作用就是連接遠程設備和控制計算機之間的通信，可以將PLC信息實時傳遞到信息處理系統(tǒng)中；

5.編程設備

在軟件支持的基礎上可以實現(xiàn)所需程序的編寫，上傳和下載等功能；

6.接口模塊

接口模塊通常是用來擴大PLC設備的容量，為擴展項提供電源。

（二）應用特點

在西門子PLC的額點有以下幾個方面：

1.安裝和布線方面

需要在過程中對控制線和動力線進行區(qū)別，進行分別配線，用雙絞線進行隔離，使變壓器和PLC不能直接相連，做到輸入線以及輸出線分開走，對模擬量和開關量進行區(qū)別對待，分開鋪設。輸出線有高壓線和動力線兩種類型，為了避免連條線路并行，一定要將直流輸出線和交流輸出線分開兩根不同的電纜。

2.性能高

首先，西門子PLC的穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，其優(yōu)點是使用方便合理，維護操作簡單，可以確保使用過程中的可靠性，在升級改造方面也優(yōu)于一般產(chǎn)品。

3.硬接線

西門子PLC的輸出量原件被封裝在電路板中，需呀經(jīng)過合理的選擇來實現(xiàn)電感性負載，同一根電纜上不能同時出現(xiàn)，在編制梯形圖和原理圖的時候要互相同步，在同一組當中，其輸出電壓是相同類型的。

二、在工廠中應用西門子PLC

自西門子PLC成功投入使用以來，在中國得到了廣泛的應用，其覆蓋面積涉及到化工產(chǎn)業(yè)，電力計制造業(yè)，鋼鐵煤炭生產(chǎn)和運輸環(huán)保等方面，在現(xiàn)代企業(yè)當中，西門子PLC的技術幾乎遍布所有領域，其作為電氣控制的主要應用，有以下幾個方面：

（一）對閉環(huán)過程進行控制

在西門子的閉環(huán)過程中，主要是針對一些變化的模擬量，例如流量，溫度和壓力等元素，再經(jīng)過模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)化過程，使用CPU算法程序進行模擬量的處理，進而實行閉環(huán)控制。過程中一般要使用到PID的方式，而在閉環(huán)控制中，主要是有比例和微積分等形式組成。

（二）進行數(shù)據(jù)處理

在功能上，西門子PLC技術將多種功能進行集成處理，實現(xiàn)更多的額操作，例如數(shù)據(jù)的傳遞，函數(shù)運算，邏輯運算和一些查表排序等簡單操作。在信息的采集方面利用輸入模塊進行，經(jīng)過精確的軟件分析，將控制過程自動化，在食品工業(yè)和冶金方向上廣泛應用。

（三）開關量的邏輯控制

在傳統(tǒng)的邏輯控制當中，繼電器和電路的控制方式相對較為復雜，速度上比較緩慢，但是開關量的邏輯控制功能比較完善，可以同時實現(xiàn)數(shù)字量和順序控制，在單臺設備以及多級聯(lián)合方向都能應用，其約束條件相對較少，在各個行業(yè)中應用比較廣泛。

（四）進行通信聯(lián)網(wǎng)

在現(xiàn)代的控制中，生產(chǎn)方式偏重于系統(tǒng)化，信息化設備和遠程控制的手段已經(jīng)成為了焦點，在西門子PLC中，可以實現(xiàn)多個設備聯(lián)網(wǎng)對接，進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸，在系統(tǒng)控制中上升了新的臺階。

三、應用中的常見問題

相對于其他控制手段，西門子PLC擁有很好的通用性，在應用上一般必須要特殊處理，在工廠中使用西門子PLC，為工廠的自動化生產(chǎn)做出了很大的貢獻。但現(xiàn)今工廠環(huán)境多種多樣，一些環(huán)境較差的廠區(qū)中，干擾因素過多，使得PLC的穩(wěn)定性受到了影響，對其運行的可靠性也有一定的威脅，加之安裝過程或使用中出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象都會導致錯誤的程序運算。嚴重者會造成系統(tǒng)故障，影響山產(chǎn)速度，甚至引發(fā)工廠安全事故。在故障中，常見的分為兩類：

（一）由于工作環(huán)境

西門子PLC有著嚴格的工作環(huán)境要求，溫度濕度和電源電壓，空氣流動都會導致其運行故障。西門子PLC的正常工作環(huán)境溫度應該控制在0—55°之間，過熱的溫度就會導致設備異常，加之有些工廠的密閉性要求，通風較少的環(huán)境下更容易引發(fā)設備出現(xiàn)故障。濕度要求在85%以內(nèi)，在工廠的實際操作環(huán)境中，很難保證濕度的穩(wěn)定，特別是針對于化工和石油工廠，其濕度經(jīng)常超范圍。在工廠的生產(chǎn)過程中，震動是必不可少的情況，PLC設備屬于精度高的設備，在震動強烈的環(huán)境下容易產(chǎn)生共振，對設備的穩(wěn)定性和精確性造成一定的影響。最后是空氣影響，在化工產(chǎn)業(yè)的工廠中，空氣中極易存在粉塵，對電路板造成腐蝕現(xiàn)象，直接導致PLC設備的失靈甚至保費。

（二）在控制系統(tǒng)中的干擾

相比環(huán)境干擾，電磁干擾會直接從本質(zhì)上對西門子PLC造成影響，嚴重者可以導致其工作程序紊亂，錯誤頻發(fā)。這些問題一般都是集中在差模干擾和工模干擾當中。西門子PLC的供電模式是電網(wǎng)供電，但那是電網(wǎng)的對于電磁干擾非常敏感，對電壓產(chǎn)生影響，從而影響了PLC的工作狀態(tài)。在變頻器的啟動過程中會遇到諧波干擾，讓電壓發(fā)生畸變，隨著強烈的電磁干擾，讓設備的穩(wěn)定性大大下降。

四、相對應的處理措施

（一）工作環(huán)境方面

在工廠的生產(chǎn)中，其工作環(huán)境都是相對復雜的，溫度濕度和空氣等都會引發(fā)相應的問題出現(xiàn)，所以，要想保證西門子PLC的工作狀態(tài)穩(wěn)定，就必須要采取一定的措施來改善工作環(huán)境。比如，在相對濕度較高的工作環(huán)境中工，對西門子PLC進行遠程控制，將其安置在濕度和溫度相對穩(wěn)定的房間內(nèi)，必要時可以采用空調(diào)對環(huán)境進行控制。在震動上，可以在裝置上安裝減震膠，弱化由于工廠生產(chǎn)帶來的額震動。在處理電源干擾時，可以安裝帶有屏蔽功能的變壓設備，保證電壓的安全。對于空氣中的粉塵腐蝕問題，可以將PLC系統(tǒng)放置在密閉性較高的環(huán)境中，盡量減少外界接觸，保證其安全性。

（二）抗干擾方面

西門子PLC在抗干擾方面主要有這幾個措施：

1.從多方面抑制電源和電網(wǎng)對系統(tǒng)的干擾，同時減少接地干擾，可以在電源的輸出端接入濾波器，利用設備的屏蔽功能將電網(wǎng)的干擾隔離，增加設備的穩(wěn)定性；

2.對于網(wǎng)線和電源線方面，要將動力線和控制線分離開，進行分別配線；

3.在輸入線和輸出線中，接入線的長度不能過長，兩根線不能處于同一根電纜當中。繼電器和原理圖要保持一致，選用常開觸點的形式進行鏈接；

4.對接地系統(tǒng)進行完善，接地系統(tǒng)處理不好會對電阻的電位產(chǎn)生影響，使系統(tǒng)出錯。

五、結(jié)論

綜上所述，西門子PLC對于我國的各行各業(yè)都有著非常重要的作用。工作環(huán)境和一些干擾因素的存在會讓系統(tǒng)發(fā)生一定的故障，對產(chǎn)品的質(zhì)量和工廠的安全帶來隱患，造成直接或間接的經(jīng)濟損失。所以，對西門子PLC的研究顯得非常重要，在日后的工作中，一定要注意提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進經(jīng)濟發(fā)展。

[1]趙波．西門子S7-300PLC在工廠節(jié)能中的應用[J]．科技創(chuàng)新與應用,2016(3):115．

[2]姜喜雙．西門子PLC在工廠應用中常見的問題及處理措施探討[J]．軍民兩用技術與產(chǎn)品,2016(16):285-285,286．

[3]李方園．西門子變頻器的應用第7講 S7-300 PLC與MasterDrives變頻器的PROFIBUS通訊[J]．自動化博覽,2015(4):46-49．

[4]王大雙．西門子828D工件自動測量功能的應用[J]．制造技術與機床,2015,(12):149-151．