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西門子PLC在工廠應(yīng)用中的問題及處置建議分析

2017-04-16 11:57:29昆明海闊科技有限公司楊天永
電子世界 2017年5期
關(guān)鍵詞:模擬量西門子工廠

昆明海闊科技有限公司 楊天永

西門子PLC在工廠應(yīng)用中的問題及處置建議分析

昆明海闊科技有限公司 楊天永

在我國當(dāng)前的生產(chǎn)中,西門子PLC的應(yīng)用十分廣泛,其靈活性和精確性很高成本較低,得到了工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)廠商的青睞,但是由于多種因素導(dǎo)致了系統(tǒng)出現(xiàn)問題。文章從西門子PLC的構(gòu)成開始詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用特點,并對生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了討論,提出了相對應(yīng)的解決措施,希望對同行業(yè)有所裨益。

西門子PLC;工廠應(yīng)用;問題處理;建議

西門子PLC在形式上結(jié)合了信息化,數(shù)字化和微電子等幾項先進(jìn)的技術(shù),過去的模式多是接線邏輯,現(xiàn)在發(fā)展成為了存儲邏輯,其功能也較過去的形式更加靈活,在各大中小型工業(yè)工廠中投入使用。同時,PLC在工業(yè)上產(chǎn)制造上的高穩(wěn)定性和高精確性讓工廠的控制水平得到了空前的提升。在德國的西門子PCL的電氣控制技術(shù)中,集合了網(wǎng)絡(luò)只能,數(shù)字化以及模擬量幾個方面,根據(jù)多種不同的生產(chǎn)要求,可以對集散裝置的運動裝置進(jìn)行控制,成為了商業(yè)中控制方面的主要控制手段。由于一些制造過程的復(fù)雜性,PLC技術(shù)在生產(chǎn)中也受到了不同程度的干擾,產(chǎn)生了一些問題,對其工作效率產(chǎn)生了一定的影響,給整個電氣控制的可靠性的精確性都帶來了新的考驗,所以,本文對西門子PLC在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析并提出適合的解決方案。

一、構(gòu)成和應(yīng)用特點

(一)構(gòu)成

可編譯控制機(jī)主要分為六個主要部分:

1.CPU模塊

在中央處理模塊中,其主要功能是對信號進(jìn)行采集,在程序設(shè)計時根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行操作。在模塊中還有存儲器和微處理器,所以要根據(jù)程序或者數(shù)據(jù)的不同,進(jìn)行不同的操作;

2.輸入和輸出模塊

控制機(jī)還可以控制模擬量和數(shù)字量之間的輸入模塊和輸出模塊,針對這兩個數(shù)值量顯示的信號,通過電位器,按鈕,開關(guān),發(fā)電機(jī)和變送器等,對輸入進(jìn)行控制。數(shù)字量的輸出模塊負(fù)責(zé)控制警報裝置,接觸體和閥體設(shè)備等;

3.電源模塊

將正常情況下的220V交流電通過設(shè)備變成24V的直流電,為背板的總線提供低電壓直流電;

4.通信模塊

通信模塊在系統(tǒng)中的作用就是連接遠(yuǎn)程設(shè)備和控制計算機(jī)之間的通信,可以將PLC信息實時傳遞到信息處理系統(tǒng)中;

5.編程設(shè)備

在軟件支持的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)所需程序的編寫,上傳和下載等功能;

6.接口模塊

接口模塊通常是用來擴(kuò)大PLC設(shè)備的容量,為擴(kuò)展項提供電源。

(二)應(yīng)用特點

在西門子PLC的額點有以下幾個方面:

1.安裝和布線方面

需要在過程中對控制線和動力線進(jìn)行區(qū)別,進(jìn)行分別配線,用雙絞線進(jìn)行隔離,使變壓器和PLC不能直接相連,做到輸入線以及輸出線分開走,對模擬量和開關(guān)量進(jìn)行區(qū)別對待,分開鋪設(shè)。輸出線有高壓線和動力線兩種類型,為了避免連條線路并行,一定要將直流輸出線和交流輸出線分開兩根不同的電纜。

2.性能高

首先,西門子PLC的穩(wěn)定性好,抗干擾能力強,其優(yōu)點是使用方便合理,維護(hù)操作簡單,可以確保使用過程中的可靠性,在升級改造方面也優(yōu)于一般產(chǎn)品。

3.硬接線

西門子PLC的輸出量原件被封裝在電路板中,需呀經(jīng)過合理的選擇來實現(xiàn)電感性負(fù)載,同一根電纜上不能同時出現(xiàn),在編制梯形圖和原理圖的時候要互相同步,在同一組當(dāng)中,其輸出電壓是相同類型的。

二、在工廠中應(yīng)用西門子PLC

自西門子PLC成功投入使用以來,在中國得到了廣泛的應(yīng)用,其覆蓋面積涉及到化工產(chǎn)業(yè),電力計制造業(yè),鋼鐵煤炭生產(chǎn)和運輸環(huán)保等方面,在現(xiàn)代企業(yè)當(dāng)中,西門子PLC的技術(shù)幾乎遍布所有領(lǐng)域,其作為電氣控制的主要應(yīng)用,有以下幾個方面:

(一)對閉環(huán)過程進(jìn)行控制

在西門子的閉環(huán)過程中,主要是針對一些變化的模擬量,例如流量,溫度和壓力等元素,再經(jīng)過模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)化過程,使用CPU算法程序進(jìn)行模擬量的處理,進(jìn)而實行閉環(huán)控制。過程中一般要使用到PID的方式,而在閉環(huán)控制中,主要是有比例和微積分等形式組成。

(二)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

在功能上,西門子PLC技術(shù)將多種功能進(jìn)行集成處理,實現(xiàn)更多的額操作,例如數(shù)據(jù)的傳遞,函數(shù)運算,邏輯運算和一些查表排序等簡單操作。在信息的采集方面利用輸入模塊進(jìn)行,經(jīng)過精確的軟件分析,將控制過程自動化,在食品工業(yè)和冶金方向上廣泛應(yīng)用。

(三)開關(guān)量的邏輯控制

在傳統(tǒng)的邏輯控制當(dāng)中,繼電器和電路的控制方式相對較為復(fù)雜,速度上比較緩慢,但是開關(guān)量的邏輯控制功能比較完善,可以同時實現(xiàn)數(shù)字量和順序控制,在單臺設(shè)備以及多級聯(lián)合方向都能應(yīng)用,其約束條件相對較少,在各個行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。

(四)進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)

在現(xiàn)代的控制中,生產(chǎn)方式偏重于系統(tǒng)化,信息化設(shè)備和遠(yuǎn)程控制的手段已經(jīng)成為了焦點,在西門子PLC中,可以實現(xiàn)多個設(shè)備聯(lián)網(wǎng)對接,進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸,在系統(tǒng)控制中上升了新的臺階。

三、應(yīng)用中的常見問題

相對于其他控制手段,西門子PLC擁有很好的通用性,在應(yīng)用上一般必須要特殊處理,在工廠中使用西門子PLC,為工廠的自動化生產(chǎn)做出了很大的貢獻(xiàn)。但現(xiàn)今工廠環(huán)境多種多樣,一些環(huán)境較差的廠區(qū)中,干擾因素過多,使得PLC的穩(wěn)定性受到了影響,對其運行的可靠性也有一定的威脅,加之安裝過程或使用中出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象都會導(dǎo)致錯誤的程序運算。嚴(yán)重者會造成系統(tǒng)故障,影響山產(chǎn)速度,甚至引發(fā)工廠安全事故。在故障中,常見的分為兩類:

(一)由于工作環(huán)境

西門子PLC有著嚴(yán)格的工作環(huán)境要求,溫度濕度和電源電壓,空氣流動都會導(dǎo)致其運行故障。西門子PLC的正常工作環(huán)境溫度應(yīng)該控制在0—55°之間,過熱的溫度就會導(dǎo)致設(shè)備異常,加之有些工廠的密閉性要求,通風(fēng)較少的環(huán)境下更容易引發(fā)設(shè)備出現(xiàn)故障。濕度要求在85%以內(nèi),在工廠的實際操作環(huán)境中,很難保證濕度的穩(wěn)定,特別是針對于化工和石油工廠,其濕度經(jīng)常超范圍。在工廠的生產(chǎn)過程中,震動是必不可少的情況,PLC設(shè)備屬于精度高的設(shè)備,在震動強烈的環(huán)境下容易產(chǎn)生共振,對設(shè)備的穩(wěn)定性和精確性造成一定的影響。最后是空氣影響,在化工產(chǎn)業(yè)的工廠中,空氣中極易存在粉塵,對電路板造成腐蝕現(xiàn)象,直接導(dǎo)致PLC設(shè)備的失靈甚至保費。

(二)在控制系統(tǒng)中的干擾

相比環(huán)境干擾,電磁干擾會直接從本質(zhì)上對西門子PLC造成影響,嚴(yán)重者可以導(dǎo)致其工作程序紊亂,錯誤頻發(fā)。這些問題一般都是集中在差模干擾和工模干擾當(dāng)中。西門子PLC的供電模式是電網(wǎng)供電,但那是電網(wǎng)的對于電磁干擾非常敏感,對電壓產(chǎn)生影響,從而影響了PLC的工作狀態(tài)。在變頻器的啟動過程中會遇到諧波干擾,讓電壓發(fā)生畸變,隨著強烈的電磁干擾,讓設(shè)備的穩(wěn)定性大大下降。

四、相對應(yīng)的處理措施

(一)工作環(huán)境方面

在工廠的生產(chǎn)中,其工作環(huán)境都是相對復(fù)雜的,溫度濕度和空氣等都會引發(fā)相應(yīng)的問題出現(xiàn),所以,要想保證西門子PLC的工作狀態(tài)穩(wěn)定,就必須要采取一定的措施來改善工作環(huán)境。比如,在相對濕度較高的工作環(huán)境中工,對西門子PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,將其安置在濕度和溫度相對穩(wěn)定的房間內(nèi),必要時可以采用空調(diào)對環(huán)境進(jìn)行控制。在震動上,可以在裝置上安裝減震膠,弱化由于工廠生產(chǎn)帶來的額震動。在處理電源干擾時,可以安裝帶有屏蔽功能的變壓設(shè)備,保證電壓的安全。對于空氣中的粉塵腐蝕問題,可以將PLC系統(tǒng)放置在密閉性較高的環(huán)境中,盡量減少外界接觸,保證其安全性。

(二)抗干擾方面

西門子PLC在抗干擾方面主要有這幾個措施:

1.從多方面抑制電源和電網(wǎng)對系統(tǒng)的干擾,同時減少接地干擾,可以在電源的輸出端接入濾波器,利用設(shè)備的屏蔽功能將電網(wǎng)的干擾隔離,增加設(shè)備的穩(wěn)定性;

2.對于網(wǎng)線和電源線方面,要將動力線和控制線分離開,進(jìn)行分別配線;

3.在輸入線和輸出線中,接入線的長度不能過長,兩根線不能處于同一根電纜當(dāng)中。繼電器和原理圖要保持一致,選用常開觸點的形式進(jìn)行鏈接;

4.對接地系統(tǒng)進(jìn)行完善,接地系統(tǒng)處理不好會對電阻的電位產(chǎn)生影響,使系統(tǒng)出錯。

五、結(jié)論

綜上所述,西門子PLC對于我國的各行各業(yè)都有著非常重要的作用。工作環(huán)境和一些干擾因素的存在會讓系統(tǒng)發(fā)生一定的故障,對產(chǎn)品的質(zhì)量和工廠的安全帶來隱患,造成直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失。所以,對西門子PLC的研究顯得非常重要,在日后的工作中,一定要注意提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

[1]趙波.西門子S7-300PLC在工廠節(jié)能中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(3):115.

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