芻議西門子PLC在電氣控制中的應(yīng)用

王營

（大連智云自動化裝備股份有限公司，遼寧 大連 116000）

一、PLC可編程控制器技術(shù)的綜述

PLC可編程控制器全稱為Programmable Logic Controller（簡稱為PLC技術(shù)），是上世紀(jì)中期美國科學(xué)家對傳統(tǒng)的繼電器設(shè)備進(jìn)行改造創(chuàng)新，研發(fā)推出了PLC可編程控制器，并在短時間內(nèi)普遍被各個國家的不同行業(yè)領(lǐng)域推廣使用。PLC可編程控制器融合了互聯(lián)網(wǎng)信息傳播技術(shù)、通訊控制技術(shù)、信號處理技術(shù)和計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，本質(zhì)上是存儲器電氣設(shè)備具有了數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算和編程功能，根據(jù)操作人員輸入的指令，完成計算、統(tǒng)計、定時、順序排列、邏輯演示、信息存儲等任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)自動化控制和生產(chǎn)。PLC可編程控制器的推廣使用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，解放了人力資源，有利于企業(yè)盈利收益的提高。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計和實(shí)踐證明，西門子PLC可編程控制器技術(shù)在電氣工程自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，其工作原理是借助信號處理、通訊控制技術(shù)實(shí)施對機(jī)械設(shè)備的自動化操作。西門子PLC可編程控制器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，提高了勞動生產(chǎn)效率，增加了盈利收益。

二、西門子PLC可編程控制器技術(shù)的特色與優(yōu)勢

西門子PLC可編程控制器的特色優(yōu)勢包括：

一是，質(zhì)量輕和體積小。在各種類型的西門子PLC可編程控制器中，最小型的控制器能耗低，質(zhì)量小于150克，控制器底部規(guī)格小于100毫米，便于安裝在電氣設(shè)備和電氣設(shè)施中，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。

二是，西門子PLC可編程控制器適用范圍廣。西門子PLC可編程控制器擁有杰出高效的計算功能和邏輯演示功能，被廣泛使用在位置控制和溫度控制等勞動生產(chǎn)活動中。

三是，西門子PLC可編程控制器不易受外界影響和干擾，運(yùn)行較為穩(wěn)定。西門子PLC可編程控制器融合了抗干擾工藝和電路集成工藝，其在工業(yè)生產(chǎn)中具有運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢，而被大規(guī)模廣泛投入使用。西門子PLC可編程控制器能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備故障實(shí)施分析和檢測，并在確認(rèn)故障后，向自動化系統(tǒng)發(fā)出警告，同時還具有防范系統(tǒng)被盜寫、被篡改的防攻擊保護(hù)機(jī)制。

由于西門子PLC可編程控制器的不易受外界影響和干擾，適用范圍廣，質(zhì)量輕和體積小，使用便于理解的計算機(jī)編程語言等優(yōu)勢特色，被普遍使用在工業(yè)生產(chǎn)的電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)用控制中。

三、PLC可編程控制器技術(shù)的運(yùn)行流程

現(xiàn)場信息的輸入：在系統(tǒng)軟件的控制下，按照順序?qū)斎朦c(diǎn)進(jìn)行掃描，并讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)。程序的執(zhí)行：對用戶程序中的指令按順序掃描，并根據(jù)輸入的狀態(tài)及指令進(jìn)行邏輯性運(yùn)算。

控制信號的輸出：根據(jù)以上邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點(diǎn)同時發(fā)出相應(yīng)的信號，以實(shí)現(xiàn)所需的邏輯控制功能。以上過程完成后，再重新開始，并反復(fù)執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。

四、電氣工程自動化系統(tǒng)中PLC可編程控制器技術(shù)的應(yīng)用

（一）開關(guān)量邏輯的控制

這是西門子PLC控制技術(shù)中最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。替代了傳統(tǒng)的繼電器電路，并同時實(shí)現(xiàn)順序控制及邏輯控制，既適用于單臺設(shè)備的控制，也可以應(yīng)用于自動化流水線中，如生產(chǎn)線、組合機(jī)床、磨床、鏜床和龍門刨床等。

（二）控制模擬量

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過數(shù)字量之間D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，確保編程器對模擬量實(shí)現(xiàn)處理。

（三）集中式控制系統(tǒng)

集中式控制系統(tǒng)主要采用一臺功能較強(qiáng)大的西門子PLC監(jiān)視系統(tǒng)、對多個設(shè)備進(jìn)行控制，已形成“中央集中式”的計算機(jī)控制體系。在該項(xiàng)系統(tǒng)中，每個設(shè)備之間的連鎖、聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及運(yùn)行順序等都由中央西門子PLC來統(tǒng)一完成?？梢?，集中式控制系統(tǒng)比單機(jī)控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但如果其中一個控制對象的程序需要做出改變，就要停止中央西門子PLC的控制，同時其他控制對象也隨之停止運(yùn)行。

（四）分散控制系統(tǒng)

在分散控制系統(tǒng)中，每一個控制對象都需要設(shè)置一臺西門子PLC，每臺西門子PLC之間能通過信號的傳遞而產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。分散控制系統(tǒng)中采取多臺機(jī)械生產(chǎn)線控制的方式，每條生產(chǎn)線之間都有數(shù)據(jù)相連接，由于每個控制對象都是由自身的西門子PLC來控制，所以如果某臺西門子PLC運(yùn)行停止，對其他西門子PLC不會產(chǎn)生影響。

（五）運(yùn)動控制

西門子PLC能夠?qū)A周運(yùn)動或者直線運(yùn)動進(jìn)行控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中，過去進(jìn)行的為直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，而現(xiàn)在則可以采取專用的運(yùn)動控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機(jī)其單軸、可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)等，西門子PLC可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械、電梯、機(jī)床等多種場合。

（六）數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

西門子PLC在數(shù)據(jù)處理過程中，具備數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運(yùn)算、查表、排序及操作等功能，并完成對數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲于存儲器中的數(shù)據(jù)同時具備參考價值，并完成控制操作。另外，這些數(shù)據(jù)也可以通過通信功能的實(shí)現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。

五、結(jié)論

綜上所述，西門子PLC可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)電氣自動化系統(tǒng)控制中的應(yīng)用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，有利于保證電氣自動化系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行。作為電氣系統(tǒng)設(shè)計人員應(yīng)樹立科學(xué)的電氣設(shè)計意識理念，對 PLC可編程控制器的工作環(huán)境全面分析，結(jié)合不同情況和不同需求，優(yōu)化西門子PLC可編程控制器設(shè)計方案，保證PLC可編程控制器無故障、安全工作運(yùn)行，為企業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展做出有益貢獻(xiàn)。