西门子PLC在工厂应用中常见的问题及处理

西门子PLC在工厂应用中常见的问题及处理

作者姓名：张慧隆

单位名称：甘肃烟草工业有限责任公司天水卷烟厂

单位省市：甘肃天水市

单位邮编：741020

摘要：西门子PLC是我国当前生产生活中最常见的可编程操控器之一，它改变了过去的接线逻辑，形式上也结合了信息化、微电子等新技术，强大的控制功能使得西门子PLC技术被大量企业、工厂所引进。由于工厂生产过程中的一些客观和主观因素，PLC技术的应用与发展受到了一定的干扰，从而影响了工厂的工作效率。本文通过对西门子PLC技术在工厂生产中常见的问题进行分析，从而总结出这些常见问题的应对策略。

关键词：西门子PLC；工厂应用；常见问题；处理

1西门子PLC的结构及特点

西门子PLC可编程控制器主要CPU模块、模拟量与数字量的输入输出模块、电源模块、通信模块、编程设备以及接口模块六大部分组成。CPU模块主要是通过用户所使用的编制程序来进行信号的收集，并通过其本身的微处理器和存储器来执行不同的程序操作及数据要求；模拟量与数字量的输入输出模块主要由按钮、电位器、发电机、开关和变送器通过对模拟量以及数字信号进行输入，从而使数字输出模块更有效地控制警报设置、阀门以及接触器等；电源模块主要通过对交直流之间的电流转换，为背板总线提供合适的直流电源，一般采用5V的直流电源；通信模块主要是通过对I/O接口以及计算机设备之间的通信控制，为处理系统提供PLC的具体信息。编程设备主要是通过STEP7软件对程序编写进行上、下载；接口模块主要通过对PLC容量的扩展来为其提供可用电源。西门子PLC主要有三大特点，分别是：安装与布线、稳定性好以及I/O接线。西门子PLC的安装与布线特点主要是使用双绞线将变压器进行隔离并与PLC进行连接，其中要注意控制线、动力线以及I/O线进行分开配线，且输入与输出线不能接触，模拟量与开关也应分开设置，不能将输出线原理高压线与动力线产生并行，直流和交流的输出线在不同的电缆内。西门子PLC稳定性能较好，且抗干扰能力也较强，使用也较为方便并且维护较为容易，在升级改造方面也比较简单，因此可靠性较高。

2西门子PLC在工厂应用中的常见问题

2.1 PLC工作环境引发的问题

①温度。PLC的工作环境温度需要控制在0～55℃。当环境温度过高或者过低时，都会对其产生一定影响。尤其在实际工作中，一般都处在通风不佳、密闭的空间，会导致温度升高、设备的发热量不能及时疏散。这些热量会传递到PLC元器件上，从而影响PLC的正常工作。经过相关调查研究发现，很多工厂在实际工作中由于种种主客观因素限制，工厂工作环境要么过高、要么高低，很难满足PLC的标准工作环境温度，较容易产生问题。

②湿度。PLC的工作湿度需要＜85%。只有空气湿度在85%以下，才能保证PLC在绝缘环境下正常工作。但是，调查研究发现，很多工厂的实际工作环境并不能完全满足PLC的湿度要求。尤其是在石油、化工等工业领域中，常常会出现湿度超标的现象，甚至出现凝露现象。这些现象的存在会直接引发故障，不仅影响PLC发挥的应有价值，而且会埋下安全隐患。

③震动。事实上，实际进行工厂作业的过程中，相关机械设备出现一定的震动不可避免。相比其他机械设备，PLC设备较小，更易出现共振现象。一旦出现共振现象，就会严重影响设备的稳定性，从而诱发故障。据调查，当PLC的震动频率处在10～55Hz时，最易出现间接或者连续震动，属于最容易出现故障的震动频率。

④空气。PLC一般应用于化工等行业。这些行业的实际工作中，会有很多高强度的腐蚀性气体，或者存在很多细小的粉尘颗粒。腐蚀性气体和粉尘颗粒都会不同程度对电路板产生腐蚀和破坏问题，而一旦发生这样的问题，PLC就会失去其应有的工作能力。

2.2控制系统中有关干扰

在西门子PLC实际工作过程中，电磁干扰属于影响其稳定性的最直接因素，情况较严重者可能会出现PLC工作紊乱，造成错误操作，其所产生问题主要包括两个方面内容，即共模干扰及差模干扰。由于西门子PLC系统在工作中由电网进行供电，而电网普遍存在空间电磁干扰情况，并且在线路上存在感应电压感染，电感性负载、高压电器及布线混乱等均会感染PLC系统，在这一过程中内部元件及电路间不匹配往往会造成严重电磁辐射。另外，变频器在启动及运行过程中会受到谐波传导干扰，导致电压出现畸变情况，并且会有较强电磁干扰产生，这些均会对设备运行能力产生影响。

3西门子PLC在工厂中应用中常见问题的对策

3.1应对工作环境引发问题的措施

处理温度问题时，可以选在工厂内部安装通风设备。安装PLC设备时，要尽量避免将其安装在发散严重的结构附近，以避免传热现象的发生。处理湿度问题时，可以将PLC设备安装在有空调的房间内，之后通过远程控制实现具体的工作和操作；解决震动问题时，可以在PLC系统上加装减震胶，以达到有效弱化其他设备传递出来的震动给PLC带来干扰而产生的一系列问题；处理空气腐蚀问题时，可以将PLC系统放置于密封性能较好的控制柜内，尽量避免其与空气接触，达到隔绝腐蚀性气体的目的，从而有效解决空气腐蚀问题。

3.2抗系统干扰对策

第一，对电网及电源干扰进行抑制，使设备和地面之间干扰减少，在电源的输入端可选择LC滤波器进行串接，可通过对屏蔽设备技能型利用隔离电网干扰，从而使其对设备所造成影响得以减少。第二，对于设备中的RS485网线及电源线，动力线及控制线，应当注意分别进行配线，应当将线槽分开，其需保证一一对应，PLC柜中的原理动力线、接触线中线圈及大功率继电器均应当与RC消弧电路之间进行并联。第三，在I/O接线中，其接线措施包括两种，即输入接线及输出接线，其输入接线不可过长，并且输入线及输出线不可于同一电缆中放置，应当尽可能将其分开，并且继电器与梯形图中原理图应当保证对应一致，尽可能选择常开触点方式与输入端相连接，其输出接线分为两种形式，即独立输出与公共输出，对于不同组别应当与不同类型输出电压相对应，而在同一组别中需选择一致电压类型，在选择继电输出时应当加装隔离继电器，以防止电感性负载对继电器的使用寿命产生影响，从而保证PLC系统对正常应用。

3.3熟练掌握故障诊断方法，及时发现问题

通过编程器PG在线测试发现故障源点，可以采用“STACK”法与“BSTACK”法。对CPU显示停止工作状况时的诊断，首先应该先观察指示灯，慢闪代表有故障，快闪则代表需要重新输入控制程序。观察PLC组成元件是否有问题、例如电源组件中的风扇、后备电池等。检查CPU控制面板上开关是否启动，假如在运行过程中出现STOP，那么则可以考虑为外界变成输入了停止CPU运行的指令，之后再对CPU面板上三个指示灯状态进行检查。

结语：

随着西门子PLC控制系统在我国工业领域的不断扩展，其在工厂的实际应用过程中所存在的问题也日益引起人们的关注，同时这也是西门子提高PLC控制系统性能的关键突破点之一。西门子PLC在未来有着广阔的发展前景，产品种类会随着工业化进程越来越丰富，规格也会随着生活需求的提高越来越齐全，相信日后在该系统在我国工业控制领域能够发挥更为巨大的作用。

参考文献：

[1]闫朕.西门子PLC在工厂应用中的常见问题及处理措施[J].现代制造技术与装备,2017(11):158,160.

[2]张旭.西门子PLC在工厂应用中存在的问题及对策探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(11):110-111.

[3]徐辉.西门子PLC在工厂应用中常见问题分析[J].山东工业技术,2017(2):220.