从电气自动化安全的角度分析西门子工业控制的PLC应用

田忠贺

【摘 要】随着通信技术、计算机技术的飞速发展，计算机控制技术在众多工业领域得到广泛应用。为了促进工业的发展，降低工作强度，提高工作效率，工业生产中对自动化控制技术提出了更高的要求，自动化控制技术应该拥有高可靠性与高灵活性，西门子PCL的出现满足了这一要求，使PLC系统在电气自动化工业中广泛地运用。论文阐述了PLC的基本构成及其特点，探究了PLC在电气自动化工业中的应用和注意事项，并对PLC的应用提出了建议。

【Abstract】With the rapid development of communication technology and computer technology， the computer control technology has been widely used in many industrial fields. In order to promote the development of industry， reduce work intensity， improve work efficiency， the industrial production of automation control technology has put forward higher requirements， the automation control technology should have high reliability and high flexibility， the SIEMENS PCL meet this requirement， the PLC system used widely in electrical automation industry. This paper expounds the basic structure and characteristics of PLC， and probes into the application and matters needing attention of PLC in the electric automation industry， and puts forward some suggestions on the application of PLC.

【关键词】电气自动化；PLC；应用

【Keywords】electric automation； PLC； application

【中图分类号】TP273 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0082-02

1 引言

传统的自动化控制技术容易受到许多因素的影响，如设备、技术等，在实际的工业生产过程中，发生了一些故障，对我国自动化工业的发展产生了影响。科学技术的进步，使PLC技术在电气自动化控制中运用的有利形势在逐渐加大，可以克制自动化控制技术中某些缺陷，如短路控制等，进而加强生产效率，节约了物力、人力资源，促进自动化工业的发展。

2 PLC技术简介

“Programmable Logic Controller”简称为PLC技术，也就是可编程控制器，它是组成计算机的重要部分之一，主要功能是设计工业控制逻辑[1]。

2.1 PLC的基本结构

PLC主要是由CPU模块、电源模块、数字量、模拟量输出输入模块、接口模块、通信模块和编程设备几个模块组成。①CPU模块。它包括了微处理器、存储器这两个部分，主要的工作任务是不断采集输入信号，更新系统的输出信号，用户程序的执行、用户程序及其数据都是由存储器来储存的。②电源模块。其功能是把220V交流电转换成24V直流电，并提供5V直流电给背板总线，通过背板将5V直流电供给网线。③数字量、模拟量输出输入模块。数字量输出模块管理和控制着阀体、接触器、报警装置等设备。模拟量输出模块则控制着变频器与电动调节阀。输入模块主要功能是收集输入信号，如数字量与模拟量、采集开关、电位器、变送器、按钮、测速发电机、压力继电器等的输入信号。④接口模块。其作用是扩展PLC的容量，同时向扩展模块提供电源。⑤通信模块。它的功能是完成PLC与其他设备间的通信。可以在工业以太网、PROFIBUS、MPI、AS-I中接入PLC。⑥编程设备。西门子PLC选择的编程设备是安设了STEP7编程软件的计算机，既可以在计算机显示器上开始编辑文本程序、图形程序，又能把程序上传到编程设备中或将程序下载到CPU内，通过网络技术可以远程编辑PLC[2]。

2.2 PLC的特点

PLC技术所具有的特点主要有以下几个方面。①较高的性价比，在PLC中，应用了许多编程元件，使控制功能较为完备。②抗干扰性强，PLC技术中应用了抗干扰的办法，让系统具备了抗干扰的功能。③简单、便捷，PLC技术的编程较为简单，在短时间内即可完成开发过程，使用起来相当便捷。④完善的设备，现阶段的PLC硬件设备是比较完备的。

3 PLC技术工厂中的应用及其注意事项

3.1 PLC技术在工厂中的應用

PLC是控制电气系统的主要应用，它主要的表现为以下几个方面。①应用在数据处理内，因为PLC应用时具备许多功能，能都完成存储数据、处理数据、运算数据等多项操作，把采集到的数据传输到系统内，利用相关软件开始处理与分析，能够达到大型化控制，此功能广泛运用到了冶金工业、食品工业的领域中。②控制运行闭环结构的过程，此应用主要是控制某些不断产生新状态的模拟量，如温度、流量、液位及压力等。控制闭环需要利用到模拟量转换和数字量转换，并且使用CPU来处理模拟量，完成联网对接，连接计算机和数字控制设备能达到远程监控的目的。③应用在开关量的控制逻辑中，此控制部分能从数字量与次序这两方面来控制。

3.2 PLC技术在应用中的注意事项

PLC技术应用在工业控制时，对周围的环境条件具有一定要求，如湿度、震动、温度和空气等。①温度方面：一般情况下，PLC的工作环境温度需要维持在0～55℃内，因此在安装PLC设备时，需要考虑安装地点的通风情况和散热情况，不可以装设在具有较大发热量的元件或设备的上方；扩充单元、基本单元两者间需要保持间隔距离不可以小于30mm；在PLC设备上下两个部位，分别设计百叶窗，不仅能起到通风的作用还可以免防止阳光直接照射；若是工作环境内温度大于55℃，则需要装设电风扇来强制散热、通风。②湿度方面：空气相对湿度不能高于85%，才可以确保PLC的绝缘性能最好。③震动方面：远离震级高的震动源，防止相连接续的震动或者10～55Hz多次的震动。若安装的位置无法避免而定要出现震动，则可以选择有效的减震措施，如增添震动胶等。④空气方面：防止接触易燃性气体和腐蚀性气体，若是安装地点有腐蚀性气体、粉尘，则可以在密封的控制柜或控制室内安装PLC，并配置空气净化器[3]。

3.3 在工业控制中PLC的故障分析及处理

PLC主机系统中通常电源系统是故障的高发区，在电源长期不断的工作中，不可避免地就会受到电流、电压的波动冲击。大多数PLC均为插件结构，这是导致系统总线破损的主要原因，在湿度变化、温度变压、压力变化等条件下，插拔模块使用的时间过久导致插件接触口、底板、印刷板等位置的总线损坏，接点氧化、总线老化等这些因素都能造成总线耗损[4]。因此，在设计与处理系统故障的过程中，应该对空气、紫外线、粉尘等问题综合考虑。当下，PLC选择的主存储器具有擦写ROM的功能，影响它使用寿命的因素主要有制作工艺水平、CPU模块工艺以及底板供电。而中央处理器都选择性能较高的处理芯片，较少了故障发生概率。预防与处理PLC主机系统故障的主要措施是加强控制室管理水平，安设降温装置，粉尘定期清除，以达到PLC工作环境的标准要求；在维修系统的时候，要严格遵守操作要求来开始工作，以免损坏主机系统。

4 PLC技术应用建议

为达到自动化工业生产，设计出PLC技术，想要加强其自动化控制效果，就一定要确保PLC在任何环境下，都能够正常运行。然而，在实际的工业生产过程中，所需面临的情况十分庞杂，具有许多的影响因素，在某种程度上影响了PLC的正常运行。通常情况下，难以采用有效的保护措施，这就会导致在运行过程中发生故障，所以将PLC技术应用到工业控制中的时候，必定要采用有效措施进行预防并处理，以此来确保PLC的可靠与安全。例如，改进生产工艺的系统，以原有系统为基础，持续加强PLC的抗干扰功能；设计和安装系统的时候，对各方面影响因素进行综合考虑，通过多方面协调一致的运行，来加强PLC技术的安全性。另外，在维修系统时，既要恢复系统的功能，也要对发生故障的原因进行分析，防止同类故障的发生[5]。

5 总结

在电气自动化工业中，PLC技术本身具有的有利形势，例如，高性价比、设备周全、高抗干扰性、方便快捷等，使其得到了广泛的运用。PLC在运用到电气自动化工业中的时候，需要从各方面着手，如安装、维修、设计等，选择有效的措施来加强PLC系统的可靠与安全。以后，需要加强对PLC的研究，归纳经验，从而使自动化控制水平更进一步地提高。

【参考文献】

【1】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（22）：37-37.

【2】陈云.西门子工业控制的PLC应用及干扰探讨及预防措施[J].商品与质量，2016（9）：306-306.

【3】徐渠.化工裝置电气自动化控制中PLC技术的应用分析[J].西昌学院学报：自然科学版，2014（4）：45-47.

【4】周晓娟.电气自动化控制中PLC应用问题分析与探讨[J].房地产导刊，2014（8）：322-322.

【5】梁成鹏.基于西门子PLC控制网络的配置与应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2014（4）：56-59.