谷興坡

摘 要：西門子PLC在我國(guó)工廠中的應(yīng)用已經(jīng)十分普及廣泛，在冶金、化工等領(lǐng)域都取得了十分豐碩的應(yīng)用成果，因此對(duì)于西門子PLC的研究一直以來(lái)都是業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，在諸多業(yè)內(nèi)研究和社會(huì)關(guān)注的西門子PLC問(wèn)題當(dāng)中，針對(duì)其在應(yīng)用中存在的常見(jiàn)問(wèn)題給出解決對(duì)策，是最為核心關(guān)鍵地部分。本文通過(guò)對(duì)西門子PLC進(jìn)行概述，分析西門子PLC在工廠中的具體應(yīng)用方式及存在的常見(jiàn)問(wèn)題，闡述針對(duì)這些問(wèn)題的解決對(duì)策，希望推動(dòng)西門子PLC在我國(guó)工廠中的應(yīng)用水平更上一層樓，取得更加豐碩的應(yīng)用成果，為我國(guó)廣大企業(yè)在選擇應(yīng)用西門子PLC時(shí)提供一些良好建議。

關(guān)鍵詞：西門子PLC;工廠應(yīng)用;常見(jiàn)問(wèn)題;對(duì)策

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0090-02

0 引言

西門子PLC之所以被我國(guó)的工廠廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槲鏖T子PLC具有功能性強(qiáng)、可靠性高、適應(yīng)性廣、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。然而，隨著西門子PLC應(yīng)用的不斷深入，其在應(yīng)用中所暴露出的常見(jiàn)問(wèn)題成為了業(yè)內(nèi)痛點(diǎn)，針對(duì)于此，也誕生了相應(yīng)的研究課題，在一定程度上對(duì)解決西門子PLC常見(jiàn)問(wèn)題起到了一定的作用，對(duì)于優(yōu)化西門子PLC應(yīng)用的整體效果有很大的幫助。

1 西門子PLC概述

PLC，即可編程序控制器，誕生于20世紀(jì)50年代末期，由德國(guó)西門子公司研發(fā)生產(chǎn)，發(fā)展至今，先后歷經(jīng)C3、S3、S5、S7等產(chǎn)品系列，技術(shù)水平由最早的二進(jìn)制控制器，到微處理器，再到今天的全集成自動(dòng)化系統(tǒng)，PLC技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在全自動(dòng)化領(lǐng)域的融合發(fā)展與實(shí)踐應(yīng)用，技術(shù)水平上升到了新的高度。

對(duì)于西門子PLC的分類，根據(jù)其控制規(guī)?？煞譃榇笮蜋C(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)，根據(jù)其控制性能可分為高檔機(jī)、中檔機(jī)、低檔機(jī)，由高到低，其運(yùn)算速度、運(yùn)算能力、控制功能、通訊功能等都呈現(xiàn)出不同的等級(jí)水平，適用于不同的工廠生產(chǎn)線，以滿足工廠自動(dòng)檢測(cè)控制的功能需要。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、組合式、疊裝式，三者各具特點(diǎn)，整體式結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，組合式模塊獨(dú)立、調(diào)試拓展方便，而疊裝式則配置靈活、體積小巧?？傮w看來(lái)，西門子PLC具有可靠性高、功能性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、集約化程度高、精密性程度高的特點(diǎn)[1]。

西門子PLC的工作原理，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，這三個(gè)階段依次進(jìn)行，算是一個(gè)完整的掃描周期，在每一個(gè)周期內(nèi)，西門子PLC主要應(yīng)用于工廠生產(chǎn)線的閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)信息處理、開關(guān)量邏輯控制、聯(lián)網(wǎng)通訊等各個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)，其工作狀態(tài)在運(yùn)行與停止之間循環(huán)轉(zhuǎn)換。

2 西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題

西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題主要包括環(huán)境因素引發(fā)的問(wèn)題，電磁干擾引發(fā)的問(wèn)題等，一旦發(fā)生問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)影響到工廠的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重者可能發(fā)生安全事故，為此出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)妥善解決，解決問(wèn)題要建立在明白問(wèn)題發(fā)生的原因基礎(chǔ)之上[2]。具體分析如下：

2.1 環(huán)境因素引發(fā)的西門子PLC應(yīng)用的常見(jiàn)問(wèn)題

西門子PLC的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于環(huán)境的要求較高，震動(dòng)、溫度、濕度、空氣混合物等環(huán)境因素的不達(dá)標(biāo)，都可能引發(fā)西門子PLC在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題。分別分析如下[3，4]：

（1）震動(dòng)因素不達(dá)標(biāo)。在工廠當(dāng)中設(shè)備眾多，由此在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中帶來(lái)的震動(dòng)是無(wú)可避免的問(wèn)題，西門子PLC設(shè)備由于體積小，模塊集約化程度高，受到震動(dòng)的影響極易在內(nèi)部產(chǎn)生共振，從而影響到西門子PLC設(shè)備的正常運(yùn)行和穩(wěn)定工作，尤其是10-55Hz頻率下的連續(xù)震動(dòng)，有很大可能會(huì)導(dǎo)致西門子PLC發(fā)生故障，從而影響其功能的實(shí)現(xiàn)。

（2）溫度因素不達(dá)標(biāo)。一般情況下，西門子PLC的工作溫度在0-55℃之間，超過(guò)或低于這個(gè)溫度都可能影響到西門子PLC的正常工作。然而，工廠生產(chǎn)的溫度環(huán)境由產(chǎn)品而定，高低不一，特別是在一些密封空間當(dāng)中，溫度可能走向限值，過(guò)低或過(guò)高的環(huán)境溫度都會(huì)最終作用到西門子PLC設(shè)備的元器件上，從而引起設(shè)備的異常情況，影響正常使用。

（3）濕度因素不達(dá)標(biāo)。模塊集約化的設(shè)備都對(duì)濕度因素有極高的要求，保持防潮絕緣是設(shè)備正常運(yùn)行工作的基礎(chǔ)條件之一，西門子PLC設(shè)備也不例外。但是在石油、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，工廠的條件很難保持濕度被控制在85%以內(nèi)，濕度高者甚至可以發(fā)生凝露現(xiàn)象，這就可能造成西門子PLC設(shè)備受潮短路，從而引發(fā)故障，影響設(shè)備運(yùn)行。

（4）空氣混合物因素不達(dá)標(biāo)。在化工生產(chǎn)當(dāng)中，工廠的空氣內(nèi)可能會(huì)存在硫化氫、氯化氫等具有腐蝕性的氣體，如果長(zhǎng)時(shí)間將西門子PLC設(shè)備置于這樣的空氣環(huán)境當(dāng)中，會(huì)對(duì)西門子PLC設(shè)備產(chǎn)生影響，影響使用功能的實(shí)現(xiàn)和使用壽命。

2.2 電磁干擾引發(fā)的西門子PLC應(yīng)用的常見(jiàn)問(wèn)題

電磁干擾是造成西門子PLC應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題的常見(jiàn)因素，一般情況下，電磁干擾可分為共模干擾和差模干擾兩種類別。再具體一些的電磁干擾分析如下[5，6]：

（1）強(qiáng)電干擾。西門子PLC由電網(wǎng)供電，不僅電網(wǎng)本身普遍存在著電磁干擾的情況，而且高壓電器、布線混亂、感性負(fù)載等柜內(nèi)干擾也會(huì)對(duì)西門子PLC產(chǎn)生強(qiáng)電干擾，在線路上感應(yīng)電壓，這種干擾作用于模擬電路和邏輯電路時(shí)，會(huì)在西門子PLC內(nèi)部元器件及電路之間產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁輻射，影響格外明顯。

（2）變頻器干擾。變頻器干擾主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是變頻器在輸出過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射，其所帶來(lái)的干擾會(huì)影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，二是變頻器在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，引發(fā)電壓畸變，從而影響供電，波及西門子PLC的電源使用。

（3）接地系統(tǒng)混亂的干擾。接地系統(tǒng)本身是提高設(shè)備電磁兼容性的重要措施，規(guī)范接地，有利于降低電磁對(duì)設(shè)備的干擾，然而在接地過(guò)程中，往往會(huì)存在不規(guī)范操作的現(xiàn)象，導(dǎo)致接地系統(tǒng)混亂，不僅不能提高設(shè)備的抗干擾能力，還可能使設(shè)備自身產(chǎn)生電磁干擾。

3 西門子PLC在工廠應(yīng)用中常見(jiàn)問(wèn)題的解決對(duì)策

針對(duì)上述西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題，將具體的針對(duì)性解決對(duì)策分析如下[7，8]：

3.1 針對(duì)環(huán)境因素引發(fā)的常見(jiàn)問(wèn)題的解決對(duì)策

鑒于西門子PLC對(duì)環(huán)境的要求比較高，企業(yè)在應(yīng)用西門子PLC之前，要先對(duì)工廠環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估，具體內(nèi)容包括生產(chǎn)設(shè)備震動(dòng)情況，溫度、濕度、空氣成分等多個(gè)方面，對(duì)于不達(dá)標(biāo)的環(huán)境指標(biāo)要通過(guò)安裝機(jī)械設(shè)備或是加強(qiáng)制度管理等方式方法予以解決。一般情況下，如果是生產(chǎn)設(shè)備震動(dòng)情況不達(dá)標(biāo)，則可以通過(guò)技術(shù)手段對(duì)西門子PLC設(shè)備進(jìn)行處理，比如加裝減震膠條、墊塊等，以此減輕生產(chǎn)設(shè)備震動(dòng)對(duì)西門子PLC設(shè)備工作的影響;如果是溫度、濕度不達(dá)標(biāo)，則可以通過(guò)安裝空調(diào)、排風(fēng)等設(shè)備加強(qiáng)散熱通風(fēng)，調(diào)節(jié)溫度和濕度，或是重新規(guī)劃西門子PLC裝備的安裝位置，避開熱源，單獨(dú)放置;如果是空氣成分不達(dá)標(biāo)，則要考慮將西門子PLC設(shè)備放置于密封環(huán)境當(dāng)中，如控制柜，以此減少西門子PLC設(shè)備與腐蝕性空氣的接觸。

3.2 針對(duì)電磁干擾引發(fā)的常見(jiàn)問(wèn)題的解決對(duì)策

解決電磁干擾引發(fā)的常見(jiàn)問(wèn)題，根本性的解決對(duì)策是提高西門子PLC的抗干擾能力，一方面是通過(guò)提高西門子PLC設(shè)備的科技水平，提高自身的抗干擾能力，另一方面則是要通過(guò)改變外部環(huán)境，來(lái)解決電磁干擾的問(wèn)題[9]。具體方法包括在西門子PLC電源輸入端口串接LC濾波器，以加裝屏蔽設(shè)備，屏蔽電網(wǎng)干擾;合理選擇接地地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)，規(guī)范接地施工，使接地線與屏蔽層形成閉環(huán)，以此避免電壓對(duì)西門子PLC的沖擊傷害。

3.3 其他常見(jiàn)問(wèn)題的解決對(duì)策

現(xiàn)階段，由于我國(guó)工廠的環(huán)境條件有限，很難完全滿足西門子PLC對(duì)環(huán)境的要求，使其的操作控制系統(tǒng)難免受到環(huán)境因素的影響，從而無(wú)法穩(wěn)定進(jìn)行工作。為此，提升西門子PLC操作控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)于解決一些應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題具有關(guān)鍵作用。一般情況下，西門子PLC的操作控制系統(tǒng)分為外部與內(nèi)部?jī)蓚€(gè)部分，在工廠的應(yīng)用過(guò)程中，操作人員會(huì)在內(nèi)部用銅線將中央與設(shè)備進(jìn)行連接，并在此基礎(chǔ)上與外部操作控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，這樣做的好處一方面可以規(guī)范操作人員的使用，降低因誤操作帶來(lái)的事故發(fā)生概率，另一方面則可以避免西門子PLC自身噪音的產(chǎn)生。如此這般，不僅確保西門子PLC操作控制系統(tǒng)可以順利運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還能實(shí)現(xiàn)西門子PLC對(duì)工廠生產(chǎn)環(huán)境及各要素的監(jiān)測(cè)控制[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，西門子PLC在我國(guó)工廠的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，而且隨著其技術(shù)水平的不斷提高，可以預(yù)見(jiàn)地是，西門子PLC在我國(guó)工廠中的應(yīng)用水平勢(shì)必也會(huì)逐步提高，應(yīng)用領(lǐng)域勢(shì)必會(huì)有所增加，為此，切實(shí)應(yīng)用有針對(duì)性、科學(xué)合理的解決方法，處理好西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題，具有十分重要的意義。未來(lái)，業(yè)界要加大對(duì)西門子PLC的研發(fā)投入，提升研究水平，積極拓展功能，與最先進(jìn)最前沿的科學(xué)技術(shù)成果相結(jié)合，保證西門子PLC向高端智能化的方向發(fā)展，使其在控制工廠生產(chǎn)環(huán)境等方面的巨大作用得到充分發(fā)揮，從而推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展。

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