西門子工業(yè)控制的PLC 應(yīng)用及干擾探討及預(yù)防措施

■張 帥 ■山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部，山東 萊蕪 271104

PLC 的功能逐漸在加強(qiáng)，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，尤其是西門子的PCL 在人機(jī)接口、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字運(yùn)算以及模擬量等諸多方面的功能在逐漸發(fā)展和完善，并在各個行業(yè)中有著無法比擬的優(yōu)勢作用，深受諸多電子裝置生產(chǎn)企業(yè)的歡迎。西門子PCL 的廣泛應(yīng)用意味著科技的市場化發(fā)展，也意味著全球步入智能化的新時代。然而PCL 在應(yīng)用過程中依然存在一些干擾問題，影響著PCL 的應(yīng)用發(fā)展，因此急需加強(qiáng)預(yù)防。

1 西門子工業(yè)控制的PLC

1.1 定義

PCL 是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子裝置，專門應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域中。PCL利用的是能夠進(jìn)行程序編制的存儲器，在存儲器內(nèi)部完成數(shù)據(jù)存儲、邏輯運(yùn)算、計時、算術(shù)運(yùn)算、計數(shù)以及順序存儲等操作指令，通過模擬式或數(shù)字式輸入、輸出，對所有類型機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。PCL 和它相關(guān)的外圍裝置和工業(yè)控制系統(tǒng)組成完整的系統(tǒng)。

1.2 結(jié)構(gòu)

PLC 的主要結(jié)構(gòu)包括了中央處理器、電源、輸出接口以及輸入接口電路、存儲器等。其一，中央處理器，通常是由運(yùn)算器、寄存器以及控制器這三個部分組合而成。中央處理器作為PCL 的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，主要用于完成輸入信號的采集、用戶程序的執(zhí)行以及刷新系統(tǒng)輸出等操作指令。其二，存儲器，主要由用戶存儲設(shè)備以及系統(tǒng)存儲設(shè)備這兩個部分組合而成。其三，輸出接口以及輸入接口電路，其作用在于把行程開關(guān)、傳感器以及按鈕等形成的信號輸送到中央處理器中。其四，電源，PCL 通常采用的是24v 的直流電源或者是220v 的交流電源［1］。

2 PLC應(yīng)用

2.1 應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)階段，西門子PLC 的市場應(yīng)用較廣，特別是在建材、汽車、電力、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、燃?xì)?、文化娛樂、石油、化工、輕紡、電力、鋼鐵、機(jī)械制造等諸多行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛。結(jié)合PCL 的應(yīng)用情況，可以分為五類。其一，工業(yè)過程的控制。其二，運(yùn)動控制。其三，開關(guān)量的邏輯控制。其四，通信和聯(lián)網(wǎng)。其五，數(shù)據(jù)處理［2］。

2.2 應(yīng)用特征

西門子的PCL 在采取先進(jìn)科技的同時，結(jié)合獨(dú)特的操作工藝進(jìn)行生產(chǎn)的，其抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高;和傳統(tǒng)的PCL 相比，在工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)上有著本質(zhì)的聯(lián)系。在PCL 的生產(chǎn)過程中，利用新型質(zhì)量監(jiān)測措施，從細(xì)節(jié)上保障產(chǎn)品質(zhì)量，其功能完善，裝置配套完整，適用性較強(qiáng)，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品的編程較為簡單，對于初學(xué)者而言更容易掌握，受到工程設(shè)計師的熱烈歡迎。此外，在應(yīng)用西門子的PCL 時，能源消耗較低，維護(hù)方便，工作量較小，達(dá)到了中國節(jié)能環(huán)保要求。此外，PLC 的擴(kuò)充容量，重量較輕，設(shè)計安裝的調(diào)試時間較短，擴(kuò)充較為容易，體積較小［3］。

2.3 軋鋼生產(chǎn)線的故障診斷

西門子的PCL 具有較強(qiáng)的硬件故障自動化檢測功能，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障的過程中，能夠立即發(fā)出警報信號?，F(xiàn)階段，PLC 在溫度控制以及位置控制等工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC 的通信能力在逐漸增強(qiáng)，人機(jī)界面技術(shù)在逐漸發(fā)展和完善，應(yīng)用PCL 構(gòu)成各種類型的控制系統(tǒng)更加容易。在軋鋼生產(chǎn)裝置的故障診斷過程中，應(yīng)用西門子的PCL，能夠提供技術(shù)支持。在設(shè)計故障診斷系統(tǒng)的過程中，按照診斷系統(tǒng)的基本功能要求，合理選擇PCL，能夠完善該系統(tǒng)的使用功能。此外，PCL 利用各種措施，診斷模擬量以及數(shù)字量這兩種信號所產(chǎn)生的故障;利用PCL 自身的圖形功能進(jìn)行編程，在過程控制中進(jìn)行故障診斷，以此實現(xiàn)保護(hù)軋鋼裝置的目的［4］。

2.4 軋鋼機(jī)的電氣控制

在軋鋼機(jī)的電氣控制過程中，PLC 在開關(guān)量邏輯控制中的應(yīng)用最常見，在改進(jìn)傳統(tǒng)繼電器的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了順序控制以及邏輯控制等。PLC 能用直接應(yīng)用在圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動等方面的控制中?，F(xiàn)階段，制造企業(yè)已經(jīng)研發(fā)了伺服電機(jī)的多軸部位控制系統(tǒng)或單軸控制系統(tǒng)、拖動步進(jìn)電機(jī)等。通常情況下，數(shù)據(jù)處理在大中型的控制系統(tǒng)內(nèi)，具備了相應(yīng)CNC 功能。計算機(jī)以及PLC 間設(shè)置了RS232 接口，利用同軸電纜以及雙絞線組成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息交換的目的。

2.5 冷軋帶鋼生產(chǎn)

在冷軋生產(chǎn)線的自動控制、卷取張力的控制、機(jī)架間的張力控制以及機(jī)架間的張力控制等諸多方面均取得較好的應(yīng)用效果。將西門子的PCL 應(yīng)用在冷軋生產(chǎn)線上，能夠完成通信數(shù)據(jù)換算、傳輸以及軋制張力的自動控制等操作。在應(yīng)用PLC 程序的過程中，結(jié)合設(shè)定值以及反饋值的正負(fù)偏差，完成軋輥下降、上升調(diào)節(jié)。因此在厚度的自動調(diào)節(jié)以及控制過程中，利用位置閉環(huán)控制，結(jié)合調(diào)節(jié)軋機(jī)的上軋輥和下軋輥間的具體輥縫間距，對成品具體厚度進(jìn)行控制［5］。

3 PLC的干擾和預(yù)防措施

西門子的PLC 的抗干擾能力以及可靠能力較強(qiáng)，如果PLC 運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，會受到電磁干擾，容易產(chǎn)生運(yùn)算錯誤以及程序錯誤，造成輸入錯誤、輸出錯誤、動作錯誤以及設(shè)備失控，無法保障PLC 的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在應(yīng)用PLC 過程，需要采取以下預(yù)防措施。

3.1 選擇適合的工作地點(diǎn)

由于PLC 對工作狀況有一定的要求，選擇適合的地點(diǎn)尤為重要，地點(diǎn)的選擇對PLC 的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。在接地時，要想確保PLC 的正常運(yùn)行，就可能會給PLC 帶來一些干擾。因此我們要全面考慮地點(diǎn)，確保PLC 的穩(wěn)定運(yùn)行，預(yù)防何種故障的發(fā)生，避免對PLC 的工作效率造成嚴(yán)重影響，避免給工作人員制造各種麻煩。在選擇干擾較小的地方，考慮到以下兩個方面。其一，溫度。切不可將PLC 安裝于溫度偏高的地方，PLC 的工作溫度應(yīng)控制在0 至55 攝氏度之間，環(huán)境發(fā)熱量切不可高于界定值。其二，溫度。為了保障PLC 良好的絕緣性能，要求空氣相對濕度不能高于85%。

3.2 預(yù)防振動

對振動頻率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障PLC 和振動源的安全距離。PLC 的控制系統(tǒng)地線主要有屏蔽地、保護(hù)地、系統(tǒng)地以及交流地等，要求遠(yuǎn)離振動源，避免發(fā)生連續(xù)振動或頻繁振動等，避免振動頻率在10Hz 至55Hz 之間［6］。

3.3 預(yù)防和易腐蝕或易燃?xì)怏w的接觸

為防止PLC 和空氣中易腐蝕、易燃?xì)怏w的接觸，如:和氯化氫等氣體的基礎(chǔ)，在安裝PLC 的過程中，確保其封閉性能，將PLC 安裝在封閉柜或封閉室內(nèi)。

3.4 其他方面的預(yù)防措施

PLC 應(yīng)該要和干擾源之間保持安全距離，如:不能將大功率的硅整流設(shè)備、大型的動力裝置或電焊機(jī)等，和高壓電器安裝在同一開關(guān)柜中，動力線、PLC 電源線、控制線、I/O 線等要求分別配線，PLC 輸入以及輸入要求分開走線，隔離變壓裝置、PLC 以及I/O 這三者之間要求采取雙絞線進(jìn)行連接;模擬量以及開光量要求分別敷設(shè)。

4 結(jié)語

綜上，PLC 的應(yīng)用范圍較廣、可靠性較好、靈活性能以及通信性能較強(qiáng)，且具備了較強(qiáng)的抗干擾能力，設(shè)計安裝的調(diào)試時間較短，體積較小，維護(hù)較為簡單，重量較輕，擴(kuò)張較為容易，編制程序較為簡單。將PLC 和測厚儀、計算機(jī)等在冶金軋鋼方面的應(yīng)用，達(dá)到軋機(jī)和軋機(jī)間的張力控制，生產(chǎn)線的自動控制，帶鋼厚度的控制以及卷取機(jī)的張力控制等。但是PLC 應(yīng)用過程中存在的干擾問題，要從溫度、濕度、空氣以及振動等方面考慮，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減輕工人的勞動強(qiáng)度，從而保障帶鋼的質(zhì)量，提高產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］黃春.西門子S7400PLC 控制系統(tǒng)在軋鋼項目中的應(yīng)用［J］.四川冶金，2013(10).

［2］陸世明.西門子PLC 的應(yīng)用及抗干擾的探討［J］.華東科技:學(xué)術(shù)版，2014(01).

［3］施倩倩，張志軍.西門子PLC 在煙草工業(yè)中的應(yīng)用探討［J］.科技資訊，2014(11).

［4］于斌.西門子PLC 在冷鋸液壓系統(tǒng)的PI 控制應(yīng)用［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011(07).

［5］張平.從電氣自動化安全的角度談西門子工業(yè)控制的PLC 應(yīng)用及干擾［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2014(11).

［6］楊梅.西門子PLC 在軋鋼生產(chǎn)線設(shè)計中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代制造，2013(03).