西門子PLC在電氣控制中的應用研究

康玉彪

摘 要 本文圍繞西門子PLC結(jié)構(gòu)以及工作原理、西門子PLC在電氣控制中的具體應用兩個部分展開討論，對西門子PLC在電氣控制中的應用進行了分析，同時提出了一些筆者自己的見解，希望能夠?qū)窈笪鏖T子PLC的發(fā)展提供一些理論基礎。

關(guān)鍵詞 西門子PLC；電氣控制；應用

前言

西門子PLC在工業(yè)領(lǐng)域中使用的通常是電氣控制機械結(jié)構(gòu)，以便建立一個有效的生產(chǎn)和準確的信號處理來控制一個機械運動。西門子的西門子PLC組合電磁力電氣控制設備的成功應用。它已被證明在電氣控制在電氣控制項目中有一定的應用價值。

1 可編程序控制器（西門子PLC）的特點

①體積小、重量輕。超小型的西門子PLC底部尺寸<100mm，重量<150g，其功耗僅為數(shù)瓦。由于其體積小，很容易裝入機械中，便于機電一體化的實現(xiàn)。②實用性普遍。西門子PLC可適用于各種規(guī)模的電氣控制場合，除了基本的邏輯處理功能之外，當前大多西門子PLC具有數(shù)據(jù)運算能力，并可應用于數(shù)字控制領(lǐng)域中。近年來，PLC的功能日益完善，西門子PLC的應用已經(jīng)普遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個控制領(lǐng)域。③抗干擾能力強。由于西門子PLC采用了現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路技術(shù)，在內(nèi)部電路、生產(chǎn)工藝等方面均采取先進的抗干擾處理技術(shù)，具有較高的可靠性。另外，西門子PLC還自備硬件故障自動檢測功能，一旦出現(xiàn)故障即可發(fā)出警報。在軟件應用中，應用者還可編入外圍器件的自診斷故障程序，讓系統(tǒng)中出了西門子PLC之外的電路與設備也能獲得自我保護功能。④應用簡單、普遍。西門子PLC作為直接面向企業(yè)的工控設備，具有接口容易、編程語言易于被工程技術(shù)人員接受并理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖語言、表達方式等與繼電器電路圖基本類似，只需通過西門子PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就能熟練實現(xiàn)在電氣控制中的應用[1]。

2 可編程序控制（西門子PLC）的基本工作過程

西門子PLC在電氣控制中的基本工作過程為：

（1）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進行掃描，并讀取輸入點的狀態(tài)。

（2）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)及指令進行邏輯性運算。

（3）控制信號的輸出：根據(jù)以上邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點同時發(fā)出相應的信號，以實現(xiàn)所需的邏輯控制功能。

以上過程完成后，再重新開始，并反復執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。在實際應用時，很多機械設備的工作流程可分為一系列不斷重復的順序動作，而西門子PLC的工作程序恰與其相似，因此西門子PLC程序能很好地與機器動作相對應，且程序的編制簡單、直觀，易于修改，減少了開發(fā)軟件的費用，并縮短軟件開發(fā)周期[2]。

3 可編程序控制器（西門子PLC）在電氣控制中的應用

3.1 開關(guān)量邏輯的控制

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

3.2 控制模擬量

在實際工業(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)換得以實現(xiàn)，確保編程器對模擬量實現(xiàn)處理。

3.3 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大的西門子PLC監(jiān)視系統(tǒng)、對多個設備進行控制，已形成“中央集中式”的計算機控制體系。在該項系統(tǒng)中，每個設備之間的連鎖、聯(lián)絡關(guān)系以及運行順序等都由中央西門子PLC來統(tǒng)一完成?？梢姡惺娇刂葡到y(tǒng)比單機控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟實惠。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行。

3.4 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、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務。分散控制系統(tǒng)中采取多臺機械生產(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運行停止，對其他西門子PLC不會產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的不斷進步，目前可由西門子PLC承擔底層的控制任務，通過網(wǎng)絡連接，將西門子PLC和過程控制二者結(jié)合。

3.5 運動控制

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

3.6 數(shù)據(jù)處理的應用

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)學運算、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現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。目前數(shù)據(jù)處理多應用于大型控制系統(tǒng)中，如過程控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等[3]。

4 結(jié)束語

總而言之，西門子PLC技術(shù)應用在電氣工程自動控制系統(tǒng)提高了電氣工程自動化控制系統(tǒng)的自動化程度，提高其運行的安全、穩(wěn)定以及可靠性。西門子PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中應用，其程序運行的不穩(wěn)定性需要引起我們的重視，面對更加惡劣的工作環(huán)境，要想使西門子PLC控制系統(tǒng)正常運行，有必要提高其的環(huán)境適應能努力，確保電氣工程自動化控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 王成.西門子PLC技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中的應用研究探討[J].科技致富向?qū)В?013，（21）：61.

[2] 黨武剛.西門子PLC技術(shù)在電氣設備自動化控制中的應用[J].技術(shù)與市場，2013，（09）：45-47.

[3] 安麗娟，劉彩艷.關(guān)于電力工程西門子PLC技術(shù)的應用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（08）：162.