淺析西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見問題及應(yīng)對

1、淺析西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見問題及應(yīng)對安太玉摘  要：西門子PLC是我國當前生產(chǎn)生活中最常見的可編程操控器之一，它改變了過去的接線邏輯，形式上也結(jié)合了信息化、微電子等新技術(shù)，強大的控制功能使得西門子PLC技術(shù)被大量企業(yè)、工廠所引進。由于工廠生產(chǎn)過程中的一些客觀和主觀因素，PLC技術(shù)的應(yīng)用與開展受到了一定的干擾，從而影響了工廠的工作效率。本文通過對西門子PLC技術(shù)在工廠生產(chǎn)中常見的問題進行分析，從而總結(jié)出這些常見問題的應(yīng)對策略。關(guān)鍵詞：西門子PLC 工廠應(yīng)用 常見問題 應(yīng)對PLC早期被稱為可編程邏輯操控器，它是一種用于自動化控制的數(shù)字運算控

2、制器，本身具有微處理器，能夠隨時將控制指令載入內(nèi)存，儲存與執(zhí)行的效果很好，因此得以聞名。從1958年開始，西門子SIMATIC系列PLC經(jīng)過C3、S3、S5、S7系列開展，已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的可編程操控器之一，因為其TDC系統(tǒng)沿用了SIMADYND技術(shù)內(nèi)核，S7系列目前已經(jīng)成為西門子自動化系統(tǒng)最尖端、功能最強的可編程控制器。1 西門子PLC綜述1.1PlC的構(gòu)成PLC硬件主要包含CPU、儲存器、輸入單元、輸出單元、通信接口和擴展接口電源幾局部。第一，CPU為PLC的核心局部，通常會根據(jù)PLC機型配備不同種類的CPU，例如通用微處理器、單片微處理器、位片式微處理器。CPU可以指揮PL

3、C準確接受編程器輸入的程序和數(shù)據(jù)，診斷機器故障等。第二，存儲器分為可讀可操作和只讀儲存器，主要用于存放一些系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。第三，輸入/輸出，又稱I/O單元或I/O模塊，它負責(zé)PLC和工廠現(xiàn)場之間的連接，I/O接口能接受的輸入、輸出的信號個數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。第四，通訊接口可以實現(xiàn)PLC與監(jiān)視器、打印機等各種設(shè)備之間的通訊。第五，智能接口是一個獨立的計算機系統(tǒng)，有它自己的CPU和程序，通過總線和PLC交換數(shù)據(jù)，在PLC協(xié)調(diào)之下獨立工作。第六，編程裝置可以編輯、調(diào)試、輸入用戶數(shù)據(jù)，監(jiān)視系統(tǒng)的運行、系統(tǒng)的仿真。1.2西門子PLC的特點第一，可靠性高。單片微型CPU的集成度高，輔之

4、以電路保護和自診斷功能，抗干擾能力強，提高了PLC的可靠性。第二，操作簡便。不需要大量的電子元件，連線很少，維修也相對簡單，一般不會在操作上出現(xiàn)什么問題。采用梯形圖等多種編程語言，操作靈活方便。第三，運行快。PLC的控制由程序控制來執(zhí)行，在運行速度上來說是繼電器邏輯控制無法做到的。1.3西門子PLC工作的主要原理PLC投入使用后會經(jīng)歷三個階段，每順序完成一次三個階段那么算完成一個掃描周期，PLC的工作過程就是在一次次周期更替中實現(xiàn)的。掃描周期是判斷PLC好壞的重要指標，周期的長短與掃描速度和內(nèi)存程序息息相關(guān)。1.3.1輸入采樣階段輸入采樣階段的掃描方式是依次的、定期的讀取輸入狀態(tài)和信息，將他們

5、儲存在I/O映像區(qū)內(nèi)，這一過程結(jié)束后，即將轉(zhuǎn)入其他兩個階段。在后續(xù)兩個階段中，輸入映像區(qū)會進行隔離保護，不以任何形式與外界發(fā)生信息的交互，直到下次掃描周期重新開始【1】。1.3.2用戶執(zhí)行階段用戶執(zhí)行階段的掃描順序是自上而下的，所以也叫梯形圖掃描，每次掃描的時候總是先從左邊的控制線路開始，因為這些控制線路是由各個觸點連接形成的。按照先左后右、由上至下的順序來執(zhí)行邏輯運算，相關(guān)運算結(jié)果將被傳送至輸出映像區(qū)，如果遇到跳轉(zhuǎn)的情況，那么要求我們對跳轉(zhuǎn)條件做出分析。1.3.3輸出刷新階段PLC真正的大量輸出發(fā)生在這一階段中，CPU基于I/O映像區(qū)對應(yīng)的狀態(tài)，刷新已有數(shù)據(jù)，最后再經(jīng)過輸出電路激活外設(shè)裝置，

6、最終實現(xiàn)PLC與外設(shè)設(shè)備進行信息交互這一終極目標。2 西門子PLC在工廠應(yīng)用中的問題西門子PLC作為一種控制能力極強的集成設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工廠工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，但是由于一些客觀或者人為的因素，很容易在使用該項技術(shù)的過程中出現(xiàn)一些的問題或者覺察一些新的危機，因此我們應(yīng)當注意下述的幾個問題。2.1工作環(huán)境PLC的使用一般不需要采取什么措施就可以投入到工廠的生產(chǎn)活動當中，但當處于生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣、電磁干擾強烈的情況下，對PLC安裝使用不當時就會發(fā)生運算法錯誤的情況，進而影響工作的效率。工作環(huán)境那么包括溫度、濕度、震動等等因素，其中對溫度的要求在055之間，一些工廠不能保證良好的通風(fēng)性，

7、PLC在工作時處于發(fā)熱量較大的元件之下，影響PLC的工作效率。PLC的絕緣性對工廠環(huán)境的濕度是有要求的，當空氣相對濕度大于85%時，PLC的使用就受到了限制。局部工廠并沒有采取防震措施，也沒有人意識到為PLC設(shè)置專門的擺設(shè)地點的重要性，最終導(dǎo)致PLC工作的控制效果不能實現(xiàn)百分之百。2.2控制系統(tǒng)中存在干擾電磁干擾是引起控制系統(tǒng)干擾的重要因素，直接影響了PLC工作穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)了操作偏差，甚至?xí)斐晒S的損失，后果的嚴重性不堪設(shè)想【2】。PLC的使用主要靠電網(wǎng)來供給電量，空間磁場對供電系統(tǒng)的影響常有發(fā)生，這時候會出現(xiàn)電壓過高等混亂情況，共模干擾和差模干擾是兩種最常見的干擾模式，他們是指干擾雜訊

8、流通路徑的方式，但凡來自電源火線經(jīng)由零線返回的雜訊都稱為共模雜訊，因此共模干擾是一種非對稱性干擾。而485通訊線由兩根雙絞線組成，差模干擾那么是指通過兩者之間的電壓差來傳遞信號，是一種對稱性干擾。3 西門子PLC在工廠應(yīng)用中常見問題的應(yīng)對措施3.1嚴格把控溫度、濕度、震動、空氣等環(huán)境因素第一，PLC操作過程中，要將工廠的空間溫度嚴格控制在055。在實際工作過程中，大局部工廠都是處于通風(fēng)情況較差且密閉的空間之內(nèi)，為保證西門子PLC的工作過程不出過失，此時一定要保證通風(fēng)效果，可以選擇安裝溫度調(diào)控裝置，防止空間溫度升高以及設(shè)備發(fā)熱后不能及時散熱的情況發(fā)生，盡量不要將PLC裝置安放在發(fā)熱散熱

9、情況嚴重的裝置旁邊。第二，保持PLC的絕緣性能良好，要使得工廠內(nèi)相對空氣濕度小于85%，尤其是在某些化工、石油等領(lǐng)域，防止出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。第三，雖說在工廠作業(yè)過程中不能防止其他相關(guān)設(shè)備的震動，但是考慮到PLC設(shè)備體積較小，容易發(fā)生共振的可能性更大，尤其是在1055Hz情況下，更加容易引起間接的震動，此時的震動頻率已經(jīng)變成PLC故障的誘發(fā)因素。因此一定要減小震動的頻率，采取有效的減震措施，例如可以充分在作業(yè)過程中使用減震膠等。第四，在某些化工業(yè)的工廠中，經(jīng)常存在一些氰化物氣體或者是顆粒粉塵，這些腐蝕性氣體和粉塵對電路板都具有破壞作用，因此一定要加強空氣過濾處理，時刻注意工廠的通風(fēng)，也可以選擇將PL

10、C安放在密閉性較好的控制室之中。3.2各種干擾問題的應(yīng)對策略3.2.1電源輸入串聯(lián)LC濾波器串聯(lián)濾波器具有一個阻抗很低的串聯(lián)諧振點，使得屏幕等設(shè)備可以有效的將電網(wǎng)造成的干擾給隔離開來，到達減少供電系統(tǒng)對PLC對的干擾效果。3.2.2布線合理化網(wǎng)線與點預(yù)先、動力線、控制線都要對應(yīng)一一配線，將線槽分開處理。保證接觸器線圈、大功率繼電器等與RC電路并聯(lián)使用。I/O輸入線要保證適當長度，不宜過長，輸出線和輸入線在同一根電纜上不能共存【3】。3.2.3完善接地系統(tǒng)完善接地系統(tǒng)，提高電子設(shè)備的電磁兼容性，一定要將電源線接地端與柜體連線后再接地。選擇正確的接地地點，不僅可以保證PLC工作的穩(wěn)定性，還可以防止

11、偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。當電源漏電或者柜體帶電的時候，可以將這些多余的電引入地下，總而保證工廠操作人員的生命平安。3.3熟練掌握故障診斷方法，及時發(fā)現(xiàn)問題通過編程器PG在線測試發(fā)現(xiàn)故障源點，可以采用“STACK法與“BSTACK法。對CPU顯示停止工作狀況時的診斷，首先應(yīng)該先觀察指示燈，慢閃代表有故障，快閃那么代表需要重新輸入控制程序。觀察PLC組成原件是否有問題、例如電源組件中的風(fēng)扇、后備電池等。檢查CPU控制面板上開關(guān)是否啟動，假設(shè)在運行過程中出現(xiàn)STOP，那么那么可以考慮為外界變成輸入了停止CPU運行的指令，之后再對CPU面板上三個指示燈狀態(tài)進行檢查。3.4提高用戶程序的穩(wěn)定性我國目前西

12、門子PLC控制系統(tǒng)在實際工作中的環(huán)境處理問題還沒有得到全部的解決，工作的穩(wěn)定性不能得到很好的保證，所以提高用程序的穩(wěn)定性就變得格外重要。PLC技術(shù)控制系統(tǒng)的電路可以分為內(nèi)部與外部，用銅線將兩個系統(tǒng)在設(shè)備的底部連接起來，以此來減少噪音對PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響【4】。4 結(jié)語西門子PLC系統(tǒng)具有體積小、速度快等特點，它的功能性強、可靠程度高，在已經(jīng)取得重大成果的同時，不斷改善自己產(chǎn)品的缺乏，引進新的技術(shù)結(jié)合，已有的成功經(jīng)驗，在控制規(guī)模與結(jié)構(gòu)、性能與維護上也在不斷做出適應(yīng)社會變化的調(diào)整將西門子PLC系統(tǒng)推向了一個更高的高度。但目前西門在PLC在工廠生產(chǎn)應(yīng)用中還存在一些問題尚未得到解決，如何使西門子PLC系統(tǒng)更高效、更完善的走進大家的視野是每一個研究者值得思考的問題。參考文獻【1】王俊紅.西門子PLC在工廠應(yīng)