西门子工业控制的PLC 应用及干扰探讨及预防措施

■张 帅 ■山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部，山东 莱芜 271104

PLC 的功能逐渐在加强，其应用范围逐渐扩大，尤其是西门子的PCL 在人机接口、网络数字运算以及模拟量等诸多方面的功能在逐渐发展和完善，并在各个行业中有着无法比拟的优势作用，深受诸多电子装置生产企业的欢迎。西门子PCL 的广泛应用意味着科技的市场化发展，也意味着全球步入智能化的新时代。然而PCL 在应用过程中依然存在一些干扰问题，影响着PCL 的应用发展，因此急需加强预防。

1 西门子工业控制的PLC

1.1 定义

PCL 是一种数字运算操作电子装置，专门应用在工业领域中。PCL利用的是能够进行程序编制的存储器，在存储器内部完成数据存储、逻辑运算、计时、算术运算、计数以及顺序存储等操作指令，通过模拟式或数字式输入、输出，对所有类型机械设备的生产过程进行控制。PCL 和它相关的外围装置和工业控制系统组成完整的系统。

1.2 结构

PLC 的主要结构包括了中央处理器、电源、输出接口以及输入接口电路、存储器等。其一，中央处理器，通常是由运算器、寄存器以及控制器这三个部分组合而成。中央处理器作为PCL 的关键结构，主要用于完成输入信号的采集、用户程序的执行以及刷新系统输出等操作指令。其二，存储器，主要由用户存储设备以及系统存储设备这两个部分组合而成。其三，输出接口以及输入接口电路，其作用在于把行程开关、传感器以及按钮等形成的信号输送到中央处理器中。其四，电源，PCL 通常采用的是24v 的直流电源或者是220v 的交流电源［1］。

2 PLC应用

2.1 应用领域

现阶段，西门子PLC 的市场应用较广，特别是在建材、汽车、电力、交通运输、环境保护、燃气、文化娱乐、石油、化工、轻纺、电力、钢铁、机械制造等诸多行业的应用较为广泛。结合PCL 的应用情况，可以分为五类。其一，工业过程的控制。其二，运动控制。其三，开关量的逻辑控制。其四，通信和联网。其五，数据处理［2］。

2.2 应用特征

西门子的PCL 在采取先进科技的同时，结合独特的操作工艺进行生产的，其抗干扰能力较强，可靠性较高;和传统的PCL 相比，在工业生产特点上有着本质的联系。在PCL 的生产过程中，利用新型质量监测措施，从细节上保障产品质量，其功能完善，装置配套完整，适用性较强，所生产出的产品的编程较为简单，对于初学者而言更容易掌握，受到工程设计师的热烈欢迎。此外，在应用西门子的PCL 时，能源消耗较低，维护方便，工作量较小，达到了中国节能环保要求。此外，PLC 的扩充容量，重量较轻，设计安装的调试时间较短，扩充较为容易，体积较小［3］。

2.3 轧钢生产线的故障诊断

西门子的PCL 具有较强的硬件故障自动化检测功能，在生产过程中出现故障的过程中，能够立即发出警报信号。现阶段，PLC 在温度控制以及位置控制等工业控制中得到了广泛的应用。PLC 的通信能力在逐渐增强，人机界面技术在逐渐发展和完善，应用PCL 构成各种类型的控制系统更加容易。在轧钢生产装置的故障诊断过程中，应用西门子的PCL，能够提供技术支持。在设计故障诊断系统的过程中，按照诊断系统的基本功能要求，合理选择PCL，能够完善该系统的使用功能。此外，PCL 利用各种措施，诊断模拟量以及数字量这两种信号所产生的故障;利用PCL 自身的图形功能进行编程，在过程控制中进行故障诊断，以此实现保护轧钢装置的目的［4］。

2.4 轧钢机的电气控制

在轧钢机的电气控制过程中，PLC 在开关量逻辑控制中的应用最常见，在改进传统继电器的控制系统的基础上，实现了顺序控制以及逻辑控制等。PLC 能用直接应用在圆周运动或直线运动等方面的控制中。现阶段，制造企业已经研发了伺服电机的多轴部位控制系统或单轴控制系统、拖动步进电机等。通常情况下，数据处理在大中型的控制系统内，具备了相应CNC 功能。计算机以及PLC 间设置了RS232 接口，利用同轴电缆以及双绞线组成网络，实现信息交换的目的。

2.5 冷轧带钢生产

在冷轧生产线的自动控制、卷取张力的控制、机架间的张力控制以及机架间的张力控制等诸多方面均取得较好的应用效果。将西门子的PCL 应用在冷轧生产线上，能够完成通信数据换算、传输以及轧制张力的自动控制等操作。在应用PLC 程序的过程中，结合设定值以及反馈值的正负偏差，完成轧辊下降、上升调节。因此在厚度的自动调节以及控制过程中，利用位置闭环控制，结合调节轧机的上轧辊和下轧辊间的具体辊缝间距，对成品具体厚度进行控制［5］。

3 PLC的干扰和预防措施

西门子的PLC 的抗干扰能力以及可靠能力较强，如果PLC 运行环境较为恶劣，会受到电磁干扰，容易产生运算错误以及程序错误，造成输入错误、输出错误、动作错误以及设备失控，无法保障PLC 的稳定运行，因此在应用PLC 过程，需要采取以下预防措施。

3.1 选择适合的工作地点

由于PLC 对工作状况有一定的要求，选择适合的地点尤为重要，地点的选择对PLC 的稳定运行产生重要的影响。在接地时，要想确保PLC 的正常运行，就可能会给PLC 带来一些干扰。因此我们要全面考虑地点，确保PLC 的稳定运行，预防何种故障的发生，避免对PLC 的工作效率造成严重影响，避免给工作人员制造各种麻烦。在选择干扰较小的地方，考虑到以下两个方面。其一，温度。切不可将PLC 安装于温度偏高的地方，PLC 的工作温度应控制在0 至55 摄氏度之间，环境发热量切不可高于界定值。其二，温度。为了保障PLC 良好的绝缘性能，要求空气相对湿度不能高于85%。

3.2 预防振动

对振动频率进行严格的控制，保障PLC 和振动源的安全距离。PLC 的控制系统地线主要有屏蔽地、保护地、系统地以及交流地等，要求远离振动源，避免发生连续振动或频繁振动等，避免振动频率在10Hz 至55Hz 之间［6］。

3.3 预防和易腐蚀或易燃气体的接触

为防止PLC 和空气中易腐蚀、易燃气体的接触，如:和氯化氢等气体的基础，在安装PLC 的过程中，确保其封闭性能，将PLC 安装在封闭柜或封闭室内。

3.4 其他方面的预防措施

PLC 应该要和干扰源之间保持安全距离，如:不能将大功率的硅整流设备、大型的动力装置或电焊机等，和高压电器安装在同一开关柜中，动力线、PLC 电源线、控制线、I/O 线等要求分别配线，PLC 输入以及输入要求分开走线，隔离变压装置、PLC 以及I/O 这三者之间要求采取双绞线进行连接;模拟量以及开光量要求分别敷设。

4 结语

综上，PLC 的应用范围较广、可靠性较好、灵活性能以及通信性能较强，且具备了较强的抗干扰能力，设计安装的调试时间较短，体积较小，维护较为简单，重量较轻，扩张较为容易，编制程序较为简单。将PLC 和测厚仪、计算机等在冶金轧钢方面的应用，达到轧机和轧机间的张力控制，生产线的自动控制，带钢厚度的控制以及卷取机的张力控制等。但是PLC 应用过程中存在的干扰问题，要从温度、湿度、空气以及振动等方面考虑，保障系统的稳定运行，减轻工人的劳动强度，从而保障带钢的质量，提高产量以及经济效益。

［1］黄春.西门子S7400PLC 控制系统在轧钢项目中的应用［J］.四川冶金，2013(10).

［2］陆世明.西门子PLC 的应用及抗干扰的探讨［J］.华东科技:学术版，2014(01).

［3］施倩倩，张志军.西门子PLC 在烟草工业中的应用探讨［J］.科技资讯，2014(11).

［4］于斌.西门子PLC 在冷锯液压系统的PI 控制应用［J］.现代商贸工业，2011(07).

［5］张平.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［J］.山东工业技术，2014(11).

［6］杨梅.西门子PLC 在轧钢生产线设计中的应用［J］.现代制造，2013(03).