西門子PLC在工廠應用中常見的問題及處理

張志光

（上海振華重工電氣有限公司，上海 200000）

PLC作為一款集合了微電子、數字化、信息化、智能化、自動化等強大屬性的可編程序控制器，它已經從傳統(tǒng)的人工接線邏輯發(fā)展到智能化、自動化存儲邏輯模式，功能內容也日益豐富、多元、靈活化，目前的PLC可滿足工廠中不同規(guī)模的生產需要，控制能力極強。當然，由于工廠生產工作環(huán)境的復雜與苛刻，PLC本身在正常工作過程中還是會受到不同程度干擾的，這會直接影響其電氣控制的高精度與安全可靠性，這也是目前許多工廠最為關注的問題。

1 西門子PLC的基本構成與應用特征分析

（1）西門子PLC的基本構成。西門子PLC的基本構成涵蓋以下6個部分：首先是CPU模塊，它歸屬于中央處理模塊中，主要功能是采集信號，在程序設計過程中根據用戶的實際需要展開各項操作。在CPU模塊中還配置了微處理器與存儲器，可根據程序或數據的不同展開不同的操作，應用相對靈活，這也體現出了CPU模塊較強的包容性。其次是輸入及輸出模塊，在西門子PLC中輸入輸出模塊主要負責模擬量與數字量控制。針對兩個數值量所顯示的信號，結合電位器、開關、按鈕、發(fā)電機以及變送器等等設備進行輸入控制，而輸出模塊則主要結合數字量控制警報裝置，同時輸出模塊還與閥體設備與接觸體有關聯(lián)。第三是電源模塊，一般情況下，西門子PLC會將正常的220V交流電通過設備轉變?yōu)?4V的直流電，這是為了PLC背板總線部位提供充足的電壓直流電。第四是通信模塊，通信模塊是西門子PLC最重要的模塊之一，它可通過系統(tǒng)連接遠程設備以實現計算機之間的相互遠程通信，也能將所有的PLC信息都即時傳輸到信息處理系統(tǒng)中。第五是編程設備，在軟件支持基礎上，編程設備能夠幫助西門子PLC完成所需要程序的編寫，同時還配置了程序數據的上傳、下載等等重要功能。最后是接口模塊，接口模塊能夠擴大西門子PLC設備的核心容量，同時也為擴展項提供電源電能支持。

（2）西門子PLC的應用特征。西門子PLC在具體應用過程中表現出了3點應用特征：①在安裝PLC設備時需要對它的控制線與動力線加以區(qū)分，實施配線和雙絞線的相互隔離，確保變壓器與PLC無法直接關聯(lián)，也確保輸入輸出兩線分區(qū)布設。另外，西門子PLC對模擬量與開關量是區(qū)別對待的，結合輸出高壓線與輸出動力線兩種類型，也要保證在布線過程中合理區(qū)分，避免布線并行情況出現。②西門子PLC的綜合性能表現良好，特別是它的穩(wěn)定性、抗干擾能力等等都表現出了較高水準，這樣有利于設備的日常操作與維護。而且，西門子官方會為PLC設備提供定期的升級改造服務，所以它的升級改造簡易性相比于普通PLC產品表現更優(yōu)秀。③西門子PLC采用了硬接線技術，因為它的輸出量原件被封裝于電路板中，為了保證電感性負載合理選擇，必須為其輸電線路編制梯形圖，在一組線路中采用硬接線技術才能確保輸出電壓類型相同。

2 西門子PLC在工廠中的具體應用

西門子PLC本身產品性能優(yōu)越，功能豐富，在我國工業(yè)領域中的應用非常廣泛，是現代工業(yè)企業(yè)中所不可或缺的重要技術設備之一。總體來講，西門子PLC還是主要被應用于電氣控制領域的，下文簡單介紹它在工程生產電氣控制環(huán)節(jié)中的4點應用。

（1）電氣閉環(huán)過程控制應用。在工廠生產中，某些設備電氣的閉環(huán)控制非常關鍵，西門子PLC能夠輔助電氣設備閉環(huán)過程進行有效控制，它主要就針對某些電氣設備的變化模擬量如溫度、流量以及壓力元素進行分析與控制，實現這些參數指標從模擬量向數字量的有效轉化。在該過程中就采用到了CPU算法程序實施模擬量處理，完成整個閉環(huán)控制過程。

（2）數據處理控制應用。西門子PLC可以實現對多種電氣控制設備功能的集成處理，操作性較強，比如它可以同步操作數據傳輸、函數邏輯運算以及查表排序等多項事務，再配合軟件分析與控制過程自動化優(yōu)化，就能有效地提高數據處理質量。該技術功能應用在食品以及冶金行業(yè)中非常常見。

（3）開關量邏輯控制應用。在傳統(tǒng)邏輯控制體系中，工廠中電氣設備的繼電器、電路控制方式都非常復雜，而且控制速度相對緩慢。而在利用西門子PLC以后，它就可實現對開關量的穩(wěn)定邏輯控制，并可同時做到對電氣設備繼電器與電路的數字量控制。相比之下，西門子PLC開關量邏輯控制應用下所存在的約束條件更少，因此在工廠生產中會經常應用到這一開關量邏輯控制功能。

（4）通信聯(lián)網控制應用。在信息化時代，工業(yè)生產方式也越來越偏重于系統(tǒng)化、智能化操作，全新的信息化設備與遠程控制手段成為工業(yè)生產最為關注的焦點。還以西門子PLC為例，它就能實現對工廠中多個電氣設備的遠程聯(lián)動，用通信聯(lián)網方式實現數據遠程傳輸，有效地控制工廠日常生產過程。

3 西門子PLC在工廠應用中的常見問題及處理措施

西門子PLC在工廠生產中應用作用很大，而且應用功能也頗為豐富，這說明它相比于其他電氣控制手段在通用性上表現更好，還能實施一些特殊處理程序。不過考慮到工廠中一般生產環(huán)境較差，外界干擾因素較多，這就為西門子PLC能否正常運作帶來了巨大的考驗。一般來說，由工作環(huán)境和控制系統(tǒng)所引發(fā)的PLC故障問題還是比較多見的，下文就結合這兩點展開分析。

3.1 由工作環(huán)境所引發(fā)的西門子PLC故障問題及處理措施

（1）故障問題。工廠的生產工作環(huán)境極為復雜，其中就集成了多種影響因素，例如溫度、濕度、震動、空氣、電源等等因素都能導致西門子PLC在運行過程中出現異常甚至是報錯故障。首先看溫度，工業(yè)生產所需環(huán)境復雜，有些項目需要低溫而有些則需要高溫，這就無法保證PLC能夠始終處于正常環(huán)境下工作。就以西門子PLC為例，它的適配工作溫度為0～55℃之間，如果設備發(fā)熱量過大超出55℃范疇，PLC元件就會出現異常。特別是某些工廠中某些生產項目要求在密閉空間內完成，這就很容易導致PLC出現故障問題；其次是濕度，西門子PLC需要在絕對絕緣性環(huán)境中工作，且要求空氣濕度在85%以內，但同理，工廠生產工作環(huán)境也難以保證這一點，特別是像化工企業(yè)、石油煉制企業(yè)中其生產工作中濕度往往超標，甚至還會出現凝露現象，這種極端狀態(tài)下的西門子PLC設備是必然會出現故障的；最后震動，西門子PLC設備表盤較小，容易受到生產中的共振影響，這會在一定程度上影響到設備工作的穩(wěn)定性，特別是在頻率為10～70Hz的間歇性震動影響下，PLC極易出現故障；再一點就是空氣影響，以化工企業(yè)為例，其生產過程中容易產生各種高腐蝕性氣體或細小粉塵顆粒，這些物質對西門子PLC的電路板腐蝕作用大，容易破壞電路，最終導致其失效。

（2）處理措施。為了最大限度地降低工廠工業(yè)生產中異常溫濕度對西門子PLC的不利影響，應該考慮利用它的遠程控制功能，將其放置在工廠車間的空調房中，合理地控制溫濕度，同時加強通風，避免PLC安裝位置存在發(fā)散傳熱嚴重現象。而在針對震動方面的處理則應該為西門子PLC再配備一套減震膠。如果希望降低電源干擾，則需要安裝具有屏蔽層的隔離變壓器，最大限度地減少電磁電源干擾。在處理空氣腐蝕問題時則需要將西門子PLC放置于密封性能良好的控制柜中，減少它與外界空氣接觸，特別是要隔離掉某些具有腐蝕性的工業(yè)有毒氣體。

3.2 由控制系統(tǒng)干擾所引發(fā)的西門子PLC故障問題及處理措施

（1）故障問題。控制系統(tǒng)干擾一般是指電磁干擾，它會直接影響到西門子PLC的穩(wěn)定性，也是最直接影響因素。通常情況下控制系統(tǒng)干擾中就存在共模干擾與差模干擾兩種，以共模干擾為例，當變頻器啟動并運行時諧波傳導干擾加強，它會引發(fā)電壓畸變，同時產生強電磁干擾，這會嚴重影響到西門子PLC的運行能力。

（2）處理措施。針對西門子系統(tǒng)控制系統(tǒng)干擾故障的處理措施有兩點：第一，要合理地抑制電網與電源之間干擾，盡量減少設備與大地之間干擾，可在電源輸入端位置串接一套LC濾波器，再利用屏蔽設備將電網干擾完全隔離，這樣可有效減少控制系統(tǒng)干擾對西門子PLC影響；第二，可采用電源線、動力線與控制線進行分別配線，保證做到線槽分開但一一對應，并聯(lián)繼電器形成RC銷弧電路，也可有效地減少系統(tǒng)干擾。

4 結語

綜上所述，本文專門針對西門子PLC在工廠中的應用常見問題展開分析，主要圍繞工作環(huán)境與控制系統(tǒng)干擾兩方面提出問題，并給出相應處理措施，目的在于希望提高西門子PLC在工廠工業(yè)生產中的穩(wěn)定性與安全可靠性，提升企業(yè)的控制能力。