西門(mén)子PLC在工廠應(yīng)用中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理

張志光

（上海振華重工電氣有限公司，上海 200000）

PLC作為一款集合了微電子、數(shù)字化、信息化、智能化、自動(dòng)化等強(qiáng)大屬性的可編程序控制器，它已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工接線邏輯發(fā)展到智能化、自動(dòng)化存儲(chǔ)邏輯模式，功能內(nèi)容也日益豐富、多元、靈活化，目前的PLC可滿足工廠中不同規(guī)模的生產(chǎn)需要，控制能力極強(qiáng)。當(dāng)然，由于工廠生產(chǎn)工作環(huán)境的復(fù)雜與苛刻，PLC本身在正常工作過(guò)程中還是會(huì)受到不同程度干擾的，這會(huì)直接影響其電氣控制的高精度與安全可靠性，這也是目前許多工廠最為關(guān)注的問(wèn)題。

1 西門(mén)子PLC的基本構(gòu)成與應(yīng)用特征分析

（1）西門(mén)子PLC的基本構(gòu)成。西門(mén)子PLC的基本構(gòu)成涵蓋以下6個(gè)部分：首先是CPU模塊，它歸屬于中央處理模塊中，主要功能是采集信號(hào)，在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)用戶的實(shí)際需要展開(kāi)各項(xiàng)操作。在CPU模塊中還配置了微處理器與存儲(chǔ)器，可根據(jù)程序或數(shù)據(jù)的不同展開(kāi)不同的操作，應(yīng)用相對(duì)靈活，這也體現(xiàn)出了CPU模塊較強(qiáng)的包容性。其次是輸入及輸出模塊，在西門(mén)子PLC中輸入輸出模塊主要負(fù)責(zé)模擬量與數(shù)字量控制。針對(duì)兩個(gè)數(shù)值量所顯示的信號(hào)，結(jié)合電位器、開(kāi)關(guān)、按鈕、發(fā)電機(jī)以及變送器等等設(shè)備進(jìn)行輸入控制，而輸出模塊則主要結(jié)合數(shù)字量控制警報(bào)裝置，同時(shí)輸出模塊還與閥體設(shè)備與接觸體有關(guān)聯(lián)。第三是電源模塊，一般情況下，西門(mén)子PLC會(huì)將正常的220V交流電通過(guò)設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)?4V的直流電，這是為了PLC背板總線部位提供充足的電壓直流電。第四是通信模塊，通信模塊是西門(mén)子PLC最重要的模塊之一，它可通過(guò)系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程設(shè)備以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的相互遠(yuǎn)程通信，也能將所有的PLC信息都即時(shí)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)中。第五是編程設(shè)備，在軟件支持基礎(chǔ)上，編程設(shè)備能夠幫助西門(mén)子PLC完成所需要程序的編寫(xiě)，同時(shí)還配置了程序數(shù)據(jù)的上傳、下載等等重要功能。最后是接口模塊，接口模塊能夠擴(kuò)大西門(mén)子PLC設(shè)備的核心容量，同時(shí)也為擴(kuò)展項(xiàng)提供電源電能支持。

（2）西門(mén)子PLC的應(yīng)用特征。西門(mén)子PLC在具體應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出了3點(diǎn)應(yīng)用特征：①在安裝PLC設(shè)備時(shí)需要對(duì)它的控制線與動(dòng)力線加以區(qū)分，實(shí)施配線和雙絞線的相互隔離，確保變壓器與PLC無(wú)法直接關(guān)聯(lián)，也確保輸入輸出兩線分區(qū)布設(shè)。另外，西門(mén)子PLC對(duì)模擬量與開(kāi)關(guān)量是區(qū)別對(duì)待的，結(jié)合輸出高壓線與輸出動(dòng)力線兩種類(lèi)型，也要保證在布線過(guò)程中合理區(qū)分，避免布線并行情況出現(xiàn)。②西門(mén)子PLC的綜合性能表現(xiàn)良好，特別是它的穩(wěn)定性、抗干擾能力等等都表現(xiàn)出了較高水準(zhǔn)，這樣有利于設(shè)備的日常操作與維護(hù)。而且，西門(mén)子官方會(huì)為PLC設(shè)備提供定期的升級(jí)改造服務(wù)，所以它的升級(jí)改造簡(jiǎn)易性相比于普通PLC產(chǎn)品表現(xiàn)更優(yōu)秀。③西門(mén)子PLC采用了硬接線技術(shù)，因?yàn)樗妮敵隽吭环庋b于電路板中，為了保證電感性負(fù)載合理選擇，必須為其輸電線路編制梯形圖，在一組線路中采用硬接線技術(shù)才能確保輸出電壓類(lèi)型相同。

2 西門(mén)子PLC在工廠中的具體應(yīng)用

西門(mén)子PLC本身產(chǎn)品性能優(yōu)越，功能豐富，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中所不可或缺的重要技術(shù)設(shè)備之一。總體來(lái)講，西門(mén)子PLC還是主要被應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域的，下文簡(jiǎn)單介紹它在工程生產(chǎn)電氣控制環(huán)節(jié)中的4點(diǎn)應(yīng)用。

（1）電氣閉環(huán)過(guò)程控制應(yīng)用。在工廠生產(chǎn)中，某些設(shè)備電氣的閉環(huán)控制非常關(guān)鍵，西門(mén)子PLC能夠輔助電氣設(shè)備閉環(huán)過(guò)程進(jìn)行有效控制，它主要就針對(duì)某些電氣設(shè)備的變化模擬量如溫度、流量以及壓力元素進(jìn)行分析與控制，實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)指標(biāo)從模擬量向數(shù)字量的有效轉(zhuǎn)化。在該過(guò)程中就采用到了CPU算法程序?qū)嵤┠M量處理，完成整個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程。

（2）數(shù)據(jù)處理控制應(yīng)用。西門(mén)子PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種電氣控制設(shè)備功能的集成處理，操作性較強(qiáng)，比如它可以同步操作數(shù)據(jù)傳輸、函數(shù)邏輯運(yùn)算以及查表排序等多項(xiàng)事務(wù)，再配合軟件分析與控制過(guò)程自動(dòng)化優(yōu)化，就能有效地提高數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。該技術(shù)功能應(yīng)用在食品以及冶金行業(yè)中非常常見(jiàn)。

（3）開(kāi)關(guān)量邏輯控制應(yīng)用。在傳統(tǒng)邏輯控制體系中，工廠中電氣設(shè)備的繼電器、電路控制方式都非常復(fù)雜，而且控制速度相對(duì)緩慢。而在利用西門(mén)子PLC以后，它就可實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的穩(wěn)定邏輯控制，并可同時(shí)做到對(duì)電氣設(shè)備繼電器與電路的數(shù)字量控制。相比之下，西門(mén)子PLC開(kāi)關(guān)量邏輯控制應(yīng)用下所存在的約束條件更少，因此在工廠生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)常應(yīng)用到這一開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能。

（4）通信聯(lián)網(wǎng)控制應(yīng)用。在信息化時(shí)代，工業(yè)生產(chǎn)方式也越來(lái)越偏重于系統(tǒng)化、智能化操作，全新的信息化設(shè)備與遠(yuǎn)程控制手段成為工業(yè)生產(chǎn)最為關(guān)注的焦點(diǎn)。還以西門(mén)子PLC為例，它就能實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠中多個(gè)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)，用通信聯(lián)網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，有效地控制工廠日常生產(chǎn)過(guò)程。

3 西門(mén)子PLC在工廠應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

西門(mén)子PLC在工廠生產(chǎn)中應(yīng)用作用很大，而且應(yīng)用功能也頗為豐富，這說(shuō)明它相比于其他電氣控制手段在通用性上表現(xiàn)更好，還能實(shí)施一些特殊處理程序。不過(guò)考慮到工廠中一般生產(chǎn)環(huán)境較差，外界干擾因素較多，這就為西門(mén)子PLC能否正常運(yùn)作帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，由工作環(huán)境和控制系統(tǒng)所引發(fā)的PLC故障問(wèn)題還是比較多見(jiàn)的，下文就結(jié)合這兩點(diǎn)展開(kāi)分析。

3.1 由工作環(huán)境所引發(fā)的西門(mén)子PLC故障問(wèn)題及處理措施

（1）故障問(wèn)題。工廠的生產(chǎn)工作環(huán)境極為復(fù)雜，其中就集成了多種影響因素，例如溫度、濕度、震動(dòng)、空氣、電源等等因素都能導(dǎo)致西門(mén)子PLC在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常甚至是報(bào)錯(cuò)故障。首先看溫度，工業(yè)生產(chǎn)所需環(huán)境復(fù)雜，有些項(xiàng)目需要低溫而有些則需要高溫，這就無(wú)法保證PLC能夠始終處于正常環(huán)境下工作。就以西門(mén)子PLC為例，它的適配工作溫度為0～55℃之間，如果設(shè)備發(fā)熱量過(guò)大超出55℃范疇，PLC元件就會(huì)出現(xiàn)異常。特別是某些工廠中某些生產(chǎn)項(xiàng)目要求在密閉空間內(nèi)完成，這就很容易導(dǎo)致PLC出現(xiàn)故障問(wèn)題；其次是濕度，西門(mén)子PLC需要在絕對(duì)絕緣性環(huán)境中工作，且要求空氣濕度在85%以內(nèi)，但同理，工廠生產(chǎn)工作環(huán)境也難以保證這一點(diǎn)，特別是像化工企業(yè)、石油煉制企業(yè)中其生產(chǎn)工作中濕度往往超標(biāo)，甚至還會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，這種極端狀態(tài)下的西門(mén)子PLC設(shè)備是必然會(huì)出現(xiàn)故障的；最后震動(dòng)，西門(mén)子PLC設(shè)備表盤(pán)較小，容易受到生產(chǎn)中的共振影響，這會(huì)在一定程度上影響到設(shè)備工作的穩(wěn)定性，特別是在頻率為10～70Hz的間歇性震動(dòng)影響下，PLC極易出現(xiàn)故障；再一點(diǎn)就是空氣影響，以化工企業(yè)為例，其生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生各種高腐蝕性氣體或細(xì)小粉塵顆粒，這些物質(zhì)對(duì)西門(mén)子PLC的電路板腐蝕作用大，容易破壞電路，最終導(dǎo)致其失效。

（2）處理措施。為了最大限度地降低工廠工業(yè)生產(chǎn)中異常溫濕度對(duì)西門(mén)子PLC的不利影響，應(yīng)該考慮利用它的遠(yuǎn)程控制功能，將其放置在工廠車(chē)間的空調(diào)房中，合理地控制溫濕度，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，避免PLC安裝位置存在發(fā)散傳熱嚴(yán)重現(xiàn)象。而在針對(duì)震動(dòng)方面的處理則應(yīng)該為西門(mén)子PLC再配備一套減震膠。如果希望降低電源干擾，則需要安裝具有屏蔽層的隔離變壓器，最大限度地減少電磁電源干擾。在處理空氣腐蝕問(wèn)題時(shí)則需要將西門(mén)子PLC放置于密封性能良好的控制柜中，減少它與外界空氣接觸，特別是要隔離掉某些具有腐蝕性的工業(yè)有毒氣體。

3.2 由控制系統(tǒng)干擾所引發(fā)的西門(mén)子PLC故障問(wèn)題及處理措施

（1）故障問(wèn)題?？刂葡到y(tǒng)干擾一般是指電磁干擾，它會(huì)直接影響到西門(mén)子PLC的穩(wěn)定性，也是最直接影響因素。通常情況下控制系統(tǒng)干擾中就存在共模干擾與差模干擾兩種，以共模干擾為例，當(dāng)變頻器啟動(dòng)并運(yùn)行時(shí)諧波傳導(dǎo)干擾加強(qiáng)，它會(huì)引發(fā)電壓畸變，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，這會(huì)嚴(yán)重影響到西門(mén)子PLC的運(yùn)行能力。

（2）處理措施。針對(duì)西門(mén)子系統(tǒng)控制系統(tǒng)干擾故障的處理措施有兩點(diǎn)：第一，要合理地抑制電網(wǎng)與電源之間干擾，盡量減少設(shè)備與大地之間干擾，可在電源輸入端位置串接一套LC濾波器，再利用屏蔽設(shè)備將電網(wǎng)干擾完全隔離，這樣可有效減少控制系統(tǒng)干擾對(duì)西門(mén)子PLC影響；第二，可采用電源線、動(dòng)力線與控制線進(jìn)行分別配線，保證做到線槽分開(kāi)但一一對(duì)應(yīng)，并聯(lián)繼電器形成RC銷(xiāo)弧電路，也可有效地減少系統(tǒng)干擾。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文專門(mén)針對(duì)西門(mén)子PLC在工廠中的應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題展開(kāi)分析，主要圍繞工作環(huán)境與控制系統(tǒng)干擾兩方面提出問(wèn)題，并給出相應(yīng)處理措施，目的在于希望提高西門(mén)子PLC在工廠工業(yè)生產(chǎn)中的穩(wěn)定性與安全可靠性，提升企業(yè)的控制能力。