西門子PLC在工廠應(yīng)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

西門子PLC在工廠應(yīng)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(dāng)前的生產(chǎn)中，西門子PLC的應(yīng)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(lǐng)域生產(chǎn)廠商的青睞，但是由于多種因素導(dǎo)致了系統(tǒng)出現(xiàn)問題。文章從西門子PLC的構(gòu)成開始詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用特點(diǎn)，并對(duì)生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了討論，提出了相對(duì)應(yīng)的解決措施，希望對(duì)同行業(yè)有所裨益。

西門子PLC；工廠應(yīng)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(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，過去的模式多是接線邏輯，現(xiàn)在發(fā)展成為了存儲(chǔ)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(shí)，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(shù)中，集合了網(wǎng)絡(luò)只能，數(shù)字化以及模擬量幾個(gè)方面，根據(jù)多種不同的生產(chǎn)要求，可以對(duì)集散裝置的運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)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(fù)雜性，PLC技術(shù)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(duì)其工作效率產(chǎn)生了一定的影響，給整個(gè)電氣控制的可靠性的精確性都帶來了新的考驗(yàn)，所以，本文對(duì)西門子PLC在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析并提出適合的解決方案。

一、構(gòu)成和應(yīng)用特點(diǎn)

（一）構(gòu)成

可編譯控制機(jī)主要分為六個(gè)主要部分：

1.CPU模塊

在中央處理模塊中，其主要功能是對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，在程序設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行操作。在模塊中還有存儲(chǔ)器和微處理器，所以要根據(jù)程序或者數(shù)據(jù)的不同，進(jìn)行不同的操作；

2.輸入和輸出模塊

控制機(jī)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(duì)這兩個(gè)數(shù)值量顯示的信號(hào)，通過電位器，按鈕，開關(guān)，發(fā)電機(jī)和變送器等，對(duì)輸入進(jìn)行控制。數(shù)字量的輸出模塊負(fù)責(zé)控制警報(bào)裝置，接觸體和閥體設(shè)備等；

3.電源模塊

將正常情況下的220V交流電通過設(shè)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(yuǎn)程設(shè)備和控制計(jì)算機(jī)之間的通信，可以將PLC信息實(shí)時(shí)傳遞到信息處理系統(tǒng)中；

5.編程設(shè)備

在軟件支持的基礎(chǔ)上可以實(shí)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(kuò)大PLC設(shè)備的容量，為擴(kuò)展項(xiàng)提供電源。

（二）應(yīng)用特點(diǎn)

在西門子PLC的額點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

1.安裝和布線方面

需要在過程中對(duì)控制線和動(dòng)力線進(jìn)行區(qū)別，進(jìn)行分別配線，用雙絞線進(jìn)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(duì)模擬量和開關(guān)量進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，分開鋪設(shè)。輸出線有高壓線和動(dòng)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(qiáng)，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便合理，維護(hù)操作簡單，可以確保使用過程中的可靠性，在升級(jí)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(shí)現(xiàn)電感性負(fù)載，同一根電纜上不能同時(shí)出現(xiàn)，在編制梯形圖和原理圖的時(shí)候要互相同步，在同一組當(dāng)中，其輸出電壓是相同類型的。

二、在工廠中應(yīng)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(yīng)用，其覆蓋面積涉及到化工產(chǎn)業(yè)，電力計(jì)制造業(yè)，鋼鐵煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)保等方面，在現(xiàn)代企業(yè)當(dāng)中，西門子PLC的技術(shù)幾乎遍布所有領(lǐng)域，其作為電氣控制的主要應(yīng)用，有以下幾個(gè)方面：

（一）對(duì)閉環(huán)過程進(jìn)行控制

在西門子的閉環(huán)過程中，主要是針對(duì)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(jìn)行模擬量的處理，進(jìn)而實(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理

在功能上，西門子PLC技術(shù)將多種功能進(jìn)行集成處理，實(shí)現(xiàn)更多的額操作，例如數(shù)據(jù)的傳遞，函數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)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(jìn)行，經(jīng)過精確的軟件分析，將控制過程自動(dòng)化，在食品工業(yè)和冶金方向上廣泛應(yīng)用。

（三）開關(guān)量的邏輯控制

在傳統(tǒng)的邏輯控制當(dāng)中，繼電器和電路的控制方式相對(duì)較為復(fù)雜，速度上比較緩慢，但是開關(guān)量的邏輯控制功能比較完善，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量和順序控制，在單臺(tái)設(shè)備以及多級(jí)聯(lián)合方向都能應(yīng)用，其約束條件相對(duì)較少，在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。

（四）進(jìn)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(shè)備和遠(yuǎn)程控制的手段已經(jīng)成為了焦點(diǎn)，在西門子PLC中，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)對(duì)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，在系統(tǒng)控制中上升了新的臺(tái)階。

三、應(yīng)用中的常見問題

相對(duì)于其他控制手段，西門子PLC擁有很好的通用性，在應(yīng)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(dòng)化生產(chǎn)做出了很大的貢獻(xiàn)。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(duì)其運(yùn)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(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的程序運(yùn)算。嚴(yán)重者會(huì)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(yán)格的工作環(huán)境要求，溫度濕度和電源電壓，空氣流動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)行故障。西門子PLC的正常工作環(huán)境溫度應(yīng)該控制在0—55°之間，過熱的溫度就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備異常，加之有些工廠的密閉性要求，通風(fēng)較少的環(huán)境下更容易引發(fā)設(shè)備出現(xiàn)故障。濕度要求在85%以內(nèi)，在工廠的實(shí)際操作環(huán)境中，很難保證濕度的穩(wěn)定，特別是針對(duì)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(dòng)是必不可少的情況，PLC設(shè)備屬于精度高的設(shè)備，在震動(dòng)強(qiáng)烈的環(huán)境下容易產(chǎn)生共振，對(duì)設(shè)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(duì)電路板造成腐蝕現(xiàn)象，直接導(dǎo)致PLC設(shè)備的失靈甚至保費(fèi)。

（二）在控制系統(tǒng)中的干擾

相比環(huán)境干擾，電磁干擾會(huì)直接從本質(zhì)上對(duì)西門子PLC造成影響，嚴(yán)重者可以導(dǎo)致其工作程序紊亂，錯(cuò)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(dāng)中。西門子PLC的供電模式是電網(wǎng)供電，但那是電網(wǎng)的對(duì)于電磁干擾非常敏感，對(duì)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(dòng)過程中會(huì)遇到諧波干擾，讓電壓發(fā)生畸變，隨著強(qiáng)烈的電磁干擾，讓設(shè)備的穩(wěn)定性大大下降。

四、相對(duì)應(yīng)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(duì)復(fù)雜的，溫度濕度和空氣等都會(huì)引發(fā)相應(yīng)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(duì)濕度較高的工作環(huán)境中工，對(duì)西門子PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，將其安置在濕度和溫度相對(duì)穩(wěn)定的房間內(nèi)，必要時(shí)可以采用空調(diào)對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制。在震動(dòng)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(dòng)。在處理電源干擾時(shí)，可以安裝帶有屏蔽功能的變壓設(shè)備，保證電壓的安全。對(duì)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(gè)措施：

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

2.對(duì)于網(wǎng)線和電源線方面，要將動(dòng)力線和控制線分離開，進(jìn)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(dāng)中。繼電器和原理圖要保持一致，選用常開觸點(diǎn)的形式進(jìn)行鏈接；

4.對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行完善，接地系統(tǒng)處理不好會(huì)對(duì)電阻的電位產(chǎn)生影響，使系統(tǒng)出錯(cuò)。

五、結(jié)論

綜上所述，西門子PLC對(duì)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(huì)讓系統(tǒng)發(fā)生一定的故障，對(duì)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(jì)損失。所以，對(duì)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(jì)效益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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

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

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

[4]王大雙．西門子828D工件自動(dòng)測量功能的應(yīng)用[J]．制造技術(shù)與機(jī)床,2015,(12):149-151．