淺析西門子PLC在工廠應(yīng)用中的常見問題及應(yīng)對(duì)

1、    淺析西門子plc在工廠應(yīng)用中的常見問題及應(yīng)對(duì)    安太玉摘   要：西門子plc是我國當(dāng)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(qiáng)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(jìn)。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)用與發(fā)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(duì)西門子plc技術(shù)在工廠生產(chǎn)中常見的問題進(jìn)行分析，從而總結(jié)出這些常見問題的應(yīng)對(duì)策略。關(guān)鍵詞：西門子plc  工廠應(yīng)用  常見問題  應(yīng)對(duì)pl

2、c早期被稱為可編程邏輯操控器，它是一種用于自動(dòng)化控制的數(shù)字運(yùn)算控制器，本身具有微處理器，能夠隨時(shí)將控制指令載入內(nèi)存，儲(chǔ)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系列發(fā)展，已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的可編程操控器之一，因?yàn)槠鋞dc系統(tǒng)沿用了simadyn d技術(shù)內(nèi)核，s7系列目前已經(jīng)成為西門子自動(dòng)化系統(tǒng)最尖端、功能最強(qiáng)的可編程控制器。1  西門子plc綜述1.1 plc的構(gòu)成plc硬件主要包含cpu、儲(chǔ)存器、輸入單元、輸出單元、通信接口和擴(kuò)展接口電源幾部分。第一，cpu為plc的核心部分，通常會(huì)根據(jù)plc機(jī)型配備不同種類的cp

3、u，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plc準(zhǔn)確接受編程器輸入的程序和數(shù)據(jù)，診斷機(jī)器故障等。第二，存儲(chǔ)器分為可讀可操作和只讀儲(chǔ)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(fù)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(hào)個(gè)數(shù)是選擇plc的重要依據(jù)之一。第四，通訊接口可以實(shí)現(xiàn)plc與監(jiān)視器、打印機(jī)等各種設(shè)備之間的通訊。第五，智能接口是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)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(dú)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(yùn)行、系統(tǒng)的仿真。

4、1.2 西門子plc的特點(diǎn)第一，可靠性高。單片微型cpu的集成度高，輔之以電路保護(hù)和自診斷功能，抗干擾能力強(qiáng)，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(duì)簡單，一般不會(huì)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(yùn)行快。plc的控制由程序控制來執(zhí)行，在運(yùn)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(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段，每順序完成一次三個(gè)階段則算完成一個(gè)掃描周期，plc的工作過程就是在一次次周期更替中實(shí)現(xiàn)的。掃描周期是判斷plc好壞的重要指標(biāo)，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

5、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，將他們儲(chǔ)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(gè)階段。在后續(xù)兩個(gè)階段中，輸入映像區(qū)會(huì)進(jìn)行隔離保護(hù)，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(shí)候總是先從左邊的控制線路開始，因?yàn)檫@些控制線路是由各個(gè)觸點(diǎn)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(yùn)算，相關(guān)運(yùn)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，則要求我們對(duì)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

6、于i/o映像區(qū)對(duì)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，最終實(shí)現(xiàn)plc與外設(shè)設(shè)備進(jìn)行信息交互這一終極目標(biāo)。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(qiáng)的集成設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工廠工業(yè)自動(dòng)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(xiàng)技術(shù)的過程中出現(xiàn)一些已知的問題或者覺察一些新的危機(jī)，因此我們應(yīng)當(dāng)注意下述的幾個(gè)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(dòng)當(dāng)中，但當(dāng)處于生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣、電磁干擾強(qiáng)烈的情況下，對(duì)plc安裝使用不當(dāng)時(shí)就會(huì)發(fā)生運(yùn)算法錯(cuò)誤的情況，進(jìn)而影響工作的效率。工作環(huán)境則包括溫度、濕

7、度、震動(dòng)等等因素，其中對(duì)溫度的要求在055之間，一些工廠不能保證良好的通風(fēng)性，plc在工作時(shí)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(duì)工廠環(huán)境的濕度是有要求的，當(dāng)空氣相對(duì)濕度大于85%時(shí)，plc的使用就受到了限制。部分工廠并沒有采取防震措施，也沒有人意識(shí)到為plc設(shè)置專門的擺設(shè)地點(diǎn)的重要性，最終導(dǎo)致plc工作的控制效果不能實(shí)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(yán)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(duì)供電系統(tǒng)的影響常有發(fā)生，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)電

8、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，他們是指干擾雜訊流通路徑的方式，凡是來自電源火線經(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(duì)稱性干擾。而485通訊線由兩根雙絞線組成，差模干擾則是指通過兩者之間的電壓差來傳遞信號(hào)，是一種對(duì)稱性干擾。3  西門子plc在工廠應(yīng)用中常見問題的應(yīng)對(duì)措施3.1 嚴(yán)格把控溫度、濕度、震動(dòng)、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(yán)格控制在055。在實(shí)際工作過程中，大部分工廠都是處于通風(fēng)情況較差且密閉的空間之內(nèi)，為保證西門子plc的工作過程不出差錯(cuò)，此時(shí)一定要保證通風(fēng)效果，可以選擇安裝溫度調(diào)控裝置，避免空間溫

9、度升高以及設(shè)備發(fā)熱后不能及時(shí)散熱的情況發(fā)生，盡量不要將plc裝置安放在發(fā)熱散熱情況嚴(yán)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(duì)空氣濕度小于85%，尤其是在某些化工、石油等領(lǐng)域，避免出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。第三，雖說在工廠作業(yè)過程中不能避免其他相關(guān)設(shè)備的震動(dòng)，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(dòng)，此時(shí)的震動(dòng)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(dòng)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(duì)電路板都

10、具有破壞作用，因此一定要加強(qiáng)空氣過濾處理，時(shí)刻注意工廠的通風(fēng)，也可以選擇將plc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(duì)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(gè)阻抗很低的串聯(lián)諧振點(diǎn)，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，達(dá)到減少供電系統(tǒng)對(duì)plc對(duì)的干擾效果。3.2.2 布線合理化網(wǎng)線與點(diǎn)預(yù)先、動(dòng)力線、控制線都要對(duì)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(dāng)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

11、與柜體連線后再接地。選擇正確的接地地點(diǎn)，不僅可以保證plc工作的穩(wěn)定性，還可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。當(dāng)電源漏電或者柜體帶電的時(shí)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安全。3.3 熟練掌握故障診斷方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題通過編程器pg在線測試發(fā)現(xiàn)故障源點(diǎn)，可以采用“stack”法與“bstack”法。對(duì)cpu顯示停止工作狀況時(shí)的診斷，首先應(yīng)該先觀察指示燈，慢閃代表有故障，快閃則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(dòng)，假如在運(yùn)行過程中出現(xiàn)stop，那么則可以考慮為外界變成輸入了停止cpu運(yùn)行的指

12、令，之后再對(duì)cpu面板上三個(gè)指示燈狀態(tài)進(jìn)行檢查。3.4 提高用戶程序的穩(wěn)定性我國目前西門子plc控制系統(tǒng)在實(shí)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(gè)系統(tǒng)在設(shè)備的底部連接起來，以此來減少噪音對(duì)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(diǎn)，它的功能性強(qiáng)、可靠程度高，在已經(jīng)取得重大成果的同時(shí)，不斷改善自己產(chǎn)品的不足，引進(jìn)新的技術(shù)結(jié)合，已有的成功經(jīng)驗(yàn)，在控制規(guī)模與結(jié)構(gòu)、性能與維護(hù)上也在不斷做出適應(yīng)社會(huì)變化的調(diào)整將西門子plc系統(tǒng)推向了一個(gè)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(jìn)大家的視野是每一個(gè)研究者值得思考的問題。參考文獻(xiàn)1 王俊紅.西門子plc在工廠應(yīng)用中常見問題及處理淺談j.數(shù)