西门子PLC在电气控制中的应用研究

刘永佳

摘要：在科技蓬勃发展的现代社会，PLC愈加成熟，应用范围逐渐开始扩大，一方面，PLC具有较强的灵活性，能使机电一体化目标得到实现。另一方面，PLC功能性较强，可以为工业发展起到良好的推动作用。在电气控制中，相关人员应该重视西门子PLC，对其进行合理应用，从而强化对电气系统控制力度。基于此，对西门子PLC在电气控制中的应用进行研究，以供参考。

关键词：西门子;PLC;电气控制;应用研究;

引言

PLC早期被称为可编程逻辑操控器，它是一种用于自动化控制的数字运算控制器，本身具有微处理器，能够随时将控制指令载入内存，储存与执行的效果很好，因此得以闻名。从1958年开始，西门子SIMATIC系列PLC经过C3、S3、S5、S7系列发展，已经成为应用最为广泛的可编程操控器之一，因为其TDC系统沿用了SIMADYND技术内核，S7系列目前已经成为西门子自动化系统最尖端、功能最强的可编程控制器。

1西门子PLC概述

1.1简述

西门子PLC自身具有一定独特性，主要特点：1）体积小。一些超小型PLC底部小于100mm，重量小于150g，正是这种特性使其不仅易于装入机械设备，实现一体化，还能提高机电性能。2）实用性普遍。PLC在很多电气控制场合都能有效应用，从目前情况看，在数据运算方面，PLC具有较强能力，很多人把其用到数字控制中，以提高数据运算准确性。近几年，PLC功能越来越完善，应用范围从电气控制逐渐向温度控制方向发展，为各行业提供了有利条件。3）抗干扰能力强。从PLC内部技术来看，主要运用集成电路这一技术，其中在内部电路中，研究人员选取较为先进的抗干扰信息处理技术，不仅具有很强的抗干扰性，而且使电路可靠性不断增加。同时，PLC内部还具有故障检测功能，如果系统或者设备出现故障，PLC会发生警报，对工作人员起到提醒作用，从而及时检测故障。4）应用简单。从PLC应用群体来看，主要是面向工业领域的企业，技术人员在软件编程时，考虑到企业需求以及使用人员的技术水平，在实际操作中，企业人员只需要按照一定指令就能进行熟练使用，对其有效控制。

1.2西门子PLC的特点

第一，可靠性高。单片微型CPU的集成度高，辅之以电路保护和自诊断功能，抗干扰能力强，提高了PLC的可靠性。第二，操作简便。不需要大量的电子元件，连线很少，维修也相对简单，一般不会在操作上出现什么问题。采用梯形图等多种编程语言，操作灵活方便。第三，运行快。PLC的控制由程序控制来执行，在运行速度上来说是继电器逻辑控制无法做到的。

2西门子PLC工作的主要原理

PLC投入使用后会经历三个阶段，每顺序完成一次三个阶段则算完成一个扫描周期，PLC的工作过程就是在一次次周期更替中实现的。扫描周期是判断PLC好坏的重要指标，周期的长短与扫描速度和内存程序息息相关。

2.1输入采样阶段

输入采样阶段的扫描方式是依次的、定期的读取输入状态和信息，将他们储存在I/O映像区内，这一过程结束后，即将转入其他两个阶段。在后续两个阶段中，输入映像区会进行隔离保护，不以任何形式与外界发生信息的交互，直到下次扫描周期重新开始。

2.2输出刷新阶段

PLC真正的大量输出发生在这一阶段中，CPU基于I/O映像区对应的状态，刷新已有数据，最后再经过输出电路激活外设装置，最终实现PLC与外设设备进行信息交互这一终极目标。

3西门子PLC在电气控制中的应用

3.1开关量逻辑控制

对PLC控制技术来说，开关量逻辑可谓是比较基本的一个应用领域，不仅对传统落后的继电器电路进行有效替代，而且实现了逻辑控制。其中开关量控制一方面可以用于单台设备，对设备内部结构有效控制，另一方面也能用在流水线作业中，现在很多工厂在进行批量生产时都离不开生产线作业，在这个过程中，逻辑控制起到重要作用，不仅能避免人工操作，节省时间，还能提高生产效率，实现自动化。

3.2控制模拟量

机械电气设备在运行过程中，所出现的模拟量都不一样，模拟量属于一种特殊变量，而传统的控制系统并没有办法控制这类变量，而通过PLC技术，模拟量能轻松得到控制，有效控制模拟量，能减小机械设备在生产过程中所收到的影响，保证设备稳定运。

3.3集中式控制系统

集中式控制需要有PLC作为支撑，一方面是因为PLC拥有强大的监视作用，另一方面是因为其能对多个设备实现控制。在系统中，各种设备彼此间的连锁主要是通过西门子PLC进行统一完成，在这个过程中，PLC会起到连接作用，使设备与系统相联系，并规划运行顺序，这样既可以让设备稳定工作，又能确保运行顺序的合理性，从而高效运行。与单机系统相比，集中式系统所花费的成本更低，不仅更加经济实惠，而且性能要远高于单机控制系统，所以集中式系统应用率也在逐渐提升。需要注意的是，当某个控制对象所在的程序需要进行改变时，必须暂停对PLC的控制，导致其他对象也不能正常运行。因此，在更改程序时，需要工作人员衡量好控制对象，避免影响系统运行。

3.4分散性系统控制

分散性系统控制能对不同的PLC控制对象进行不同程度控制，各个控制对象在经过处理之后，控制的方式方法有所不同，因此当系统部分出现问题之时，只需要停止有问题的PLC就可以，并不会导致其他设备受到影响，分散性系统控制有助于系统的稳定运行。

3.5数据处理西门子

PLC进行数据处理时，具有完备的功能，如数据传输以及转换，并且还能进行运算，这样既可以帮助工作人员完成数据采集工作，还能对其进行科学分，达到处理数据资源的目的。一方面工作人员可以对这些数据进行存储，作为备份，为其他人员提供参考，另一方面能完成对系统的控制操作。此外，工作人员也能把这些数据借助通信功能进行传输，应用在智能装置中，这样既可以根据需求打印成表，又能对数据有效保存。另外，现在很多大型控制系统都开始应用数据处理，这些大型系统结构复杂，涉及很多数据，而数据处理能解决传输甚至运算，便于人们对系统的操作。

3.6运动控制

通常，在整个控制系统中，PLC技术能有效的对不同运动轨迹的设备进行控制，这些都是通过运动控制模块实现。

结束语

西门子PLC系统具有体积小、速度快等特点，它的功能性强、可靠程度高，在已经取得重大成果的同时，不断改善自己产品的不足，引进新的技术结合，已有的成功经验，，应用于电气控制系统中，不仅能使自动化程度得到提高，还能改善系统运行效率，使系统早日实现统一化，电气人员要认识到PLC的作用，合理应用PLC技术，使控制系统更加准确，减少故障，推动电气工程健康发展。

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