从电气自动化安全的角度谈西门子工业控制的PLC应用及干扰

张平

摘 要：随着计算机技术以及通信技术的快速发展，计算机控制技术在工业的不同领域中被广泛应用。为了能够对工业发展进行有效的管理，适当的减轻工作强度，提高工作效率，对生产线的自动控制技术提出了更高的要求，自动控制技术需要具有较强的灵活性和可靠性，西门子可编程序控制器就是适应了这一要求而出现的。这一程序在电气自动化方面应用较为广泛，但是还存在一些安全干扰问题，本文就从电气自动化安全角度对西门子工业控制的PLC进行研究。

关键词：电气；自动化；西门子；PLC；应用；干扰

西门子可编程序控制器主要由六个部分构成，第一个部分是CPU模块，第二个部分是数字量和模拟量的输入输出模块，第三个是电源模块，第四个是通信模块，第五个是接口模块，最后是编程设备。PLC在安装过程中有较强的稳定性，同时也具有较好的抗干扰能力，但是在应用中仍然存在一些干扰源，需要找到抗干扰措施减少干扰，保证自动化控制的安全。

1 PLC在工厂的的应用及应注意的问题

1.1 PLC在工厂的的应用

作为电气控制的主流应用，西门子可编程序控制器（PLC）的应用主要表现在四个方面。首先是在数据处理中的应用，由于PLC在应用过程中具有多项功能，可以实现数据的传输和处理以及运算等诸多操作，先将模块采集的信息输入到系统中，通过软件进行分析处理，可以实现大型化的控制，这种功能在食品工业和冶金工业领域的应用较为广泛。其次是在工厂运行闭环过程中的控制，这一应用主要是对一些持续变化的模拟量进行控制，例如流量的变化、温度的变化、压力以及液位变化等，通过数字量和模拟量的转换外加CPU对模拟量的处理来控制闭环。紧接着是在通信联网中的应用，西门子PLC中具有特定的通信模块，可以实现联网对接，与数控设备以及计算机的连接可以实现远程监控。最后是在开关量逻辑控制中的应用，这一控制环节可以实现顺序和数字量的双重控制。

1.2 PLC应用中应该注意的问题

PLC在工业控制应用的过程中应该对工作环境问题进行调整，为电气自动化的安全奠定基础。首先应该对工作环境中的温度进行控制，通常情况下，PLC的环境温度应该保持在0～50℃，在安装控制器时候不能在下面放置发热量较大的元件，此外，还应该保持四周的通风空间和散热空间足够大。为了使PLC的绝缘性能得到保障，工业环境中空气中的相对湿度要小于85%。还要采用必要的措施减少空气中的粉尘以及腐蚀性气体，避免出现气体爆炸的现象。PLC虽然对电源干扰具有一定的抵抗能力，但是在纹波影响的情况下，PLC仍然会接收到一些错误的信号，所以在电源干扰相对严重的环境中应该安装一台具有屏蔽作用的隔离变压器，从而可以适当的减少设备与地之间的干扰，保证电气运行过程中的安全性。

2 PLC系统中的干扰源介绍及抗干扰措施

2.1 PLC系统中的干扰源介绍

PLC系统中的干扰源较多的来源于电压甚至是电流变化较为剧烈的部位，主要是因为电流在变化的情况下产生磁场，设备就会受到电磁辐射的影响，电磁波对其干扰较为强烈。除此之外，PLC系统中的干扰源还来自于强电干扰和接地系统的干扰，还有系统内部的干扰以及变频器的干扰。

首先是强电干扰，电网有着颇为广泛的覆盖范围，在受到空间电磁干扰的情况下能够感应线路上的电压。在电网内部变化的影响下一些大型的电力设备会开始慢慢的启动甚至是停止运行。接地系统对PLC的干扰也是较为严重的，接地系统正确时可以对电磁干扰起到抑制作用，也能够对设备向外发出的干扰进行抑制，与此相反，错误的接地会引来严重的干扰信号，会导致PLC系统难以正常进行工作。

其次，系统内部的干扰也是不能忽略的，系统内部干扰来源于内部元器件以及电路间的电磁辐射，逻辑电路之间会出现相互辐射进而影响到模拟电路，或许是元器件之间的匹配不够完整就会影响到系统内部运行。

最后是变频器的干扰，变频器对工业控制的干扰主要分为两个部分，一个是变频器在启动过程中产生的电磁波会对电网的传导形成干扰，另一个是变频器在输出电磁时会出现辐射干扰，从而使得周边的设备难以正常进行工作。

2.2 应该采用的抗干扰措施

电源干扰是电气自动化控制中需要重点注意的问题，为了有效抑制电源对工业控制产生的干扰，应该安装一台隔离变压器，可以适当的减少设备与接地之间的干扰。

对PLC的输入接线和输出接线进行控制是减少干扰的第二种措施，输入接线的长度要适当。如果环境干扰相对较小而电压没有较大的下降，输入的接线可以稍微长点。此外，输入线和输出线不能使用同一根电缆，两根线要分开。输入接线连接到输入端时，要采用常开触点的形式进行连接，保证编制的电器图与原来的一致。

完善接地系统是减少干扰的第三种措施，混乱的接地系统往往会对PLC造成干扰，从而影响到整个系统的正常运行。为了保证电源接地安全，需要找出安全接地线，一般将电源线接地和柜体连线接地视为安全接地。为了能够使屏蔽接地好的发挥作用，需要保证信号线有唯一的参考地进行参考，这样以来，电流就能够在适当的电路中流动，确保系统正常运行。

3 结束语

PLC控制系统是一个相对复杂的系统，对于抗干扰设计应该考虑多方面的影响因素，进而合理的抑制干扰源，才能保证系统安全及其正常运行。

参考文献：

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[2]赵卫亮，魏志顺.西门子PLC的应用及干扰[J].城市建设理论研究（电子版），2013（26）.

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