西門子工業控制的PLC 應用及干擾探討及預防措施

■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，其應用范圍逐漸擴大，尤其是西門子的PCL 在人機接口、網絡數字運算以及模擬量等諸多方面的功能在逐漸發展和完善，并在各個行業中有著無法比擬的優勢作用，深受諸多電子裝置生產企業的歡迎。西門子PCL 的廣泛應用意味著科技的市場化發展，也意味著全球步入智能化的新時代。然而PCL 在應用過程中依然存在一些干擾問題，影響著PCL 的應用發展，因此急需加強預防。

1 西門子工業控制的PLC

1.1 定義

PCL 是一種數字運算操作電子裝置，專門應用在工業領域中。PCL利用的是能夠進行程序編制的存儲器，在存儲器內部完成數據存儲、邏輯運算、計時、算術運算、計數以及順序存儲等操作指令，通過模擬式或數字式輸入、輸出，對所有類型機械設備的生產過程進行控制。PCL 和它相關的外圍裝置和工業控制系統組成完整的系統。

1.2 結構

PLC 的主要結構包括了中央處理器、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 的關鍵結構，主要用于完成輸入信號的采集、用戶程序的執行以及刷新系統輸出等操作指令。其二，存儲器，主要由用戶存儲設備以及系統存儲設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、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應用

2.1 應用領域

現階段，西門子PLC 的市場應用較廣，特別是在建材、汽車、電力、交通運輸、環境保護、燃氣、文化娛樂、石油、化工、輕紡、電力、鋼鐵、機械制造等諸多行業的應用較為廣泛。結合PCL 的應用情況，可以分為五類。其一，工業過程的控制。其二，運動控制。其三，開關量的邏輯控制。其四，通信和聯網。其五，數據處理［2］。

2.2 應用特征

西門子的PCL 在采取先進科技的同時，結合獨特的操作工藝進行生產的，其抗干擾能力較強，可靠性較高;和傳統的PCL 相比，在工業生產特點上有著本質的聯系。在PCL 的生產過程中，利用新型質量監測措施，從細節上保障產品質量，其功能完善，裝置配套完整，適用性較強，所生產出的產品的編程較為簡單，對于初學者而言更容易掌握，受到工程設計師的熱烈歡迎。此外，在應用西門子的PCL 時，能源消耗較低，維護方便，工作量較小，達到了中國節能環保要求。此外，PLC 的擴充容量，重量較輕，設計安裝的調試時間較短，擴充較為容易，體積較小［3］。

2.3 軋鋼生產線的故障診斷

西門子的PCL 具有較強的硬件故障自動化檢測功能，在生產過程中出現故障的過程中，能夠立即發出警報信號。現階段，PLC 在溫度控制以及位置控制等工業控制中得到了廣泛的應用。PLC 的通信能力在逐漸增強，人機界面技術在逐漸發展和完善，應用PCL 構成各種類型的控制系統更加容易。在軋鋼生產裝置的故障診斷過程中，應用西門子的PCL，能夠提供技術支持。在設計故障診斷系統的過程中，按照診斷系統的基本功能要求，合理選擇PCL，能夠完善該系統的使用功能。此外，PCL 利用各種措施，診斷模擬量以及數字量這兩種信號所產生的故障;利用PCL 自身的圖形功能進行編程，在過程控制中進行故障診斷，以此實現保護軋鋼裝置的目的［4］。

2.4 軋鋼機的電氣控制

在軋鋼機的電氣控制過程中，PLC 在開關量邏輯控制中的應用最常見，在改進傳統繼電器的控制系統的基礎上，實現了順序控制以及邏輯控制等。PLC 能用直接應用在圓周運動或直線運動等方面的控制中。現階段，制造企業已經研發了伺服電機的多軸部位控制系統或單軸控制系統、拖動步進電機等。通常情況下，數據處理在大中型的控制系統內，具備了相應CNC 功能。計算機以及PLC 間設置了RS232 接口，利用同軸電纜以及雙絞線組成網絡，實現信息交換的目的。

2.5 冷軋帶鋼生產

在冷軋生產線的自動控制、卷取張力的控制、機架間的張力控制以及機架間的張力控制等諸多方面均取得較好的應用效果。將西門子的PCL 應用在冷軋生產線上，能夠完成通信數據換算、傳輸以及軋制張力的自動控制等操作。在應用PLC 程序的過程中，結合設定值以及反饋值的正負偏差，完成軋輥下降、上升調節。因此在厚度的自動調節以及控制過程中，利用位置閉環控制，結合調節軋機的上軋輥和下軋輥間的具體輥縫間距，對成品具體厚度進行控制［5］。

3 PLC的干擾和預防措施

西門子的PLC 的抗干擾能力以及可靠能力較強，如果PLC 運行環境較為惡劣，會受到電磁干擾，容易產生運算錯誤以及程序錯誤，造成輸入錯誤、輸出錯誤、動作錯誤以及設備失控，無法保障PLC 的穩定運行，因此在應用PLC 過程，需要采取以下預防措施。

3.1 選擇適合的工作地點

由于PLC 對工作狀況有一定的要求，選擇適合的地點尤為重要，地點的選擇對PLC 的穩定運行產生重要的影響。在接地時，要想確保PLC 的正常運行，就可能會給PLC 帶來一些干擾。因此我們要全面考慮地點，確保PLC 的穩定運行，預防何種故障的發生，避免對PLC 的工作效率造成嚴重影響，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 的工作溫度應控制在0 至55 攝氏度之間，環境發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 預防振動

對振動頻率進行嚴格的控制，保障PLC 和振動源的安全距離。PLC 的控制系統地線主要有屏蔽地、保護地、系統地以及交流地等，要求遠離振動源，避免發生連續振動或頻繁振動等，避免振動頻率在10Hz 至55Hz 之間［6］。

3.3 預防和易腐蝕或易燃氣體的接觸

為防止PLC 和空氣中易腐蝕、易燃氣體的接觸，如:和氯化氫等氣體的基礎，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。

3.4 其他方面的預防措施

PLC 應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備、大型的動力裝置或電焊機等，和高壓電器安裝在同一開關柜中，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行連接;模擬量以及開光量要求分別敷設。

4 結語

綜上，PLC 的應用范圍較廣、可靠性較好、靈活性能以及通信性能較強，且具備了較強的抗干擾能力，設計安裝的調試時間較短，體積較小，維護較為簡單，重量較輕，擴張較為容易，編制程序較為簡單。將PLC 和測厚儀、計算機等在冶金軋鋼方面的應用，達到軋機和軋機間的張力控制，生產線的自動控制，帶鋼厚度的控制以及卷取機的張力控制等。但是PLC 應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，保障系統的穩定運行，減輕工人的勞動強度，從而保障帶鋼的質量，提高產量以及經濟效益。

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

［2］陸世明.西門子PLC 的應用及抗干擾的探討［J］.華東科技:學術版，2014(01).

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

［4］于斌.西門子PLC 在冷鋸液壓系統的PI 控制應用［J］.現代商貿工業，2011(07).

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

［6］楊梅.西門子PLC 在軋鋼生產線設計中的應用［J］.現代制造，2013(03).