西門子PLC的應用及干擾預防的探討

埃克科林機械（上海）有限公司 上海 200000

1 西門子PLC概述

1.1 PLC定義

PLC泛指以可編程邏輯控制器為核心的數字運算操作電子系統，具有邏輯運算、順序控制、信息采集存儲等使用功能，可根據運算處理結果通過鎖存電路驅動外設來執行各項控制指令。簡單來講，則是采取數字模擬輸入/輸出方式來控制機械設備與電氣設備開展生產活動的數字運算控制器。

1.2 PLC結構組成

西門子各系列PLC主要由電源、輸入/輸出單元、中央處理單元及存儲器加以組成。不同組成結構的使用功能存在差異。其中，電源裝置負責持續向PLC裝置提供直流電，往往配置開關式穩壓電源。輸入單元負責將可編程邏輯控制器與被控機械設備連接的輸入接口，負責持續接收采集的現場信號。輸出單元負責對被控設備與可編程邏輯控制器進行連接，持續將控制器輸出信號下達至被控設備，通過外設對控制指令進行執行。存儲器負責對所接收信息數據進行分類存儲，由系統/用戶存儲單元所組成。中央處理單元負責通過控制總線與存儲器輸入/輸出電路進行連接，持續對掃描識別的數據進行邏輯運算，根據運算結果制定控制決策。

1.3 PLC特點

以西門子推出的S7-200系列PLC、S7-300系列PLC為例，根據實際應用情況來看，西門子PLC具有以下特點：可靠性高。多數型號PLC配置有單片微型計算機，將大量電路在同塊芯片進行整合處理，并具有自診斷等使用功能，系統運行穩定；組態靈活。PLC采取積木式結構，工作人員可以根據控制需求、現場情況，對PLC功能結構進行優化調整，確保PLC系統與現場環境相互適應；運行速度快。在西門子S7-300系列PLC中，采取模塊化結構、配置微處理器，大幅提高了PLC的運算速度[1]。

2 西門子PLC的主要應用領域

2.1 故障診斷

PLC具有數據采集監測與自診斷使用功能，在系統、生產設備出現出現故障問題后，可以第一時間發現問題所在、鎖定故障范圍、發送報警信號。在系統運行過程中，PLC將會持續對現場生產信號進行采集分析，對生產設備的數據測量值進行統計分析，存儲到相應的數據記錄單元，對測量數據與額定值進行對照分析。如若二者偏差過大、則表明設備處于異常運行狀態，系統基于程序運行準則、分析常見故障邏輯關系，對設備開展故障診斷工作，執行設備切斷等保護動作，并向操作人員或值班人員發送報警信號。同時，由于PLC系統具有自檢信號多的特征，會同步開展自診斷式監控作業。在系統處于異常運行狀態時，自動生成故障診斷報告，及早恢復系統正常運行狀態。此外，在發揮PLC故障診斷功能時，應考慮到現場情況、生產設備規格型號與常見故障問題等因素，針對性配置適當系列的西門子PLC，選用配套的軟件產品，方可取得良好的故障診斷與PLC使用效果。例如，西門子所推出多數系列PLC均配置step7型號軟件，該款軟件具備程序在線監控功能，客觀層面上提高了PLC故障診斷質量。

2.2 電氣控制

PLC在生產設備電氣控制領域中展露出廣闊應用前景，可以根據生產任務內容及要求，控制各類電氣設備按特定順序步驟開展生產活動，切實滿足了多元化控制生產需求。以PLC開環控制、模擬量閉環控制為例，具體如下

（1）開環控制

由于PLC具有良好的邏輯運算性能，持續對所輸入采樣信息進行讀取、在梯形控制圖掃描過程中開展邏輯運算，根據邏輯運算結果對RAM存儲區、I/O映像區中的邏輯線圈對應狀態進行刷新，確定是否執行各項特殊功能指令。因此，PLC系統可以通過制定決策、執行功能指令來控制生產設備保持特定運行狀態，根據生產需求采取定時、順序或是計數等控制方式。

（2）模擬量閉環控制

可選擇應用西門子PLC構建閉環控制系統，PLC對所采集現場信號進行掃描讀取、邏輯運算，同時開展開關量與模擬量的輸入輸出操作，通過采樣輸入以及調節輸出的方式，對設備溫度、壓力、速度等參數進行連續調節控制。簡單來講，則是在無人工干預條件下，保持系統設備處于穩定運行狀態，消除外界因素對生產質量、系統運行造成的影響干擾。

2.3 工業清洗環境中應用實例

以西門子PLC在工業清洗領域中的應用為例，PLC具有完善使用功能與高超的數據采集處理能力，在工業清洗機中配置PLC裝置、搭建PLC控制系統，可以實時監控水泵轉速、清洗熔劑溫度、閥門開合狀態，完成清洗過程中，清洗壓力和清洗溫度控制，根據反饋測量值與設定值變化情況，針對工業零配件中，不同材質工件，以及油道、水套、表面不同工藝要求，選擇不同的清洗壓力、溫度、處理時間等控制指令。同時，也可選擇在西門子PLC系統中，配置伺服控制，將人機界面與PLC通過接口連接，PLC裝置主要負責對清洗托盤運動軌跡進行監測調節、連續調控清洗工件的實際位置，達到更好的清洗效果[2]。

3 西門子PLC干擾及預防措施

從西門子PLC實際應用情況來看，雖然新推出系列的PLC裝置具有良好的抗干擾性能，可以為控制系統運行穩定性提供有力保障。但是，當前部分企業生產現場環境過于復雜，配置有大量電氣設備、分布若干處電磁干擾源，對PLC現場信號采集、輸出刷新、控制指令執行效果造成影響，也對西門子PLC的應用推廣起到限制作用。為解決這一問題，應綜合采取以下PLC干擾預防措施。

3.1 優化生產環境

在不影響生產效率、生產質量的前提下，企業應對生產環境進行優化處理，如拆卸冗余設備、消除各處電磁干擾源，將設備線路等干擾源與PLC裝置保持安全間隔距離等。同時，也可選擇對PLC安裝位置進行調整，盡可量將PLC安裝在溫度偏低、空氣濕度較小、溫度濕度條件恒定的區域中進行安裝，并采取通風散熱與除濕措施，如在周邊安裝散熱器與除濕機。

3.2 電源控制

為削弱電網引入對PLC造成的干擾影響，可選擇在電源引入部位設置具備屏蔽層結構的隔離變壓器，并在電源輸入端采取串接方式接入LC濾波電路，這將在客觀層面上增強PLC的抗干擾性能。

3.3 預防振動及封閉處理

預防振動措施主要是在安裝PLC裝置與周邊分布的振動源保持安全間隔距離，如大功率設備、電焊機、動力裝置等，減小振動因素對PLC系統運行質量造成的影響。如若受到現場環境限制、PLC與振動源間隔距離過小時，可選擇安裝隔振裝置，例如在PLC裝置底部墊設橡膠墊片起到隔振作用。同時，在設備出現連續振動現象時，需要將振動頻率控制在10～15Hz范圍內。封閉處理措施是將PLC在封閉柜、封閉室內進行安裝，避免PLC直接與具有可燃性、腐蝕性的氣體介質直接接觸，以此延長PLC實際使用壽命、確保PLC具有良好的運算速度與控制精度[3]。

4 結束語

現階段，西門子所推出各系列PLC憑借良好的性能優勢，在工業領域中得到廣泛應用，大幅提高了生產效率與質量。同時，企業要認識到西門子PLC在實際使用中暴露出的各項問題，不斷對技術體系進行創新優化，提高PLC使用性能，以此來推動我國工業領域的健康、可持續發展。