西门子PLC在工厂应用中常见问题及处理浅谈

来源:用户上传      作者: 王俊红

　　摘要:PLC是专门为工业生产环境而设计的电气控制装置,一般不需要采取什么特殊措施便可直接在工业环境中使用。但是,若生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,将会影响PLC的正常安全运行。PLC的安装与接线应按照其使用手册要求进行,除了要满足一定的安装环境外,关于PLC的电源、PLC的接地以及输入和输出端接线等常见运行中出现的问题,根据经验可采用以下相应的对策。
　　关键词:西门子PLC应用 安全可靠 干扰
　　Abstract:Siemens PLC is the electrical control device specifically designed for the industrial production environment and can generally be directly used in industrial settings withhout takingany special measures, the power of the Siemens PLC ,thegrounding and the input and output wiring must be considered properly.
　　Key words: Siemens PLC Safety and Reliability, Interference
　　
　　1简述
　　 多年来,可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。特别是今天的西门子PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高,成为工业控制领域的主流控制设备,在各行各业发挥着越来越大的作用。
　　2西门子PLC的应用领域
　　 目前,西门子PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:
　　(1)开关量逻辑控制;(2)工业过程控制;(3)运动控制;(4)数据处理;(5)通信及联网。
　　
　　3西门子PLC的应用特点
　　 (1)可靠性高,抗干扰能力强。2.配套齐全,功能完善,适用性强。3.易学易用,深受工程技术人员欢迎。4.系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造。
　　 (2)安装与布线。动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。
　　西门子PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。
　　 (3)I/O端的接线。输入接线:输入接线一般不要太长。输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
　　输出连接:输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
　　由于西门子PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。
　　使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
　　西门子PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制。
　　
　　4西门子PLC应用中需要注意的问题
　　西门子PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备,一般不需要采取什么措施就可以直接在工业环境中使用。然而,当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,因此在使用中应注意以下问题:
　　4.1 工作环境
　　(1)温度。西门子PLC要求环境温度在0～55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大。(2)湿度。为了保证西门子PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。 (3)震动。应使西门子PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。 (4)空气。避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将西门子PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。 (5)电源。西门子PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。
　　4.2 控制系统中干扰及其来源
　　现场电磁干扰是西门子PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一,所谓治标先治本,找出问题所在,才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。
　　(1)干扰源及一般分类。通常电磁干扰按干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。
　　(2) 西门子PLC系统中干扰的主要来源及途径
　　强电干扰:西门子PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。
　　柜内干扰:控制柜内的高压电器,大的电感性负载,混乱的布线都容易对西门子PLC造成一定程度的干扰。
　　来自接地系统混乱时的干扰:接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰。
　　来自西门子PLC系统内部的干扰:主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
　　变频器干扰:一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰,影响周边设备的正常工作。
　　4.3 主要抗干扰措施
　　(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。(2)正确选择接地点,完善接地系统。良好的接地是保证西门子PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。
　　安全地或电源接地:将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害。
　　
　　5结语
　　 随着西门子PLC应用领域的不断拓宽,如何高效可靠的使用西门子PLC也成为其发展的重要因素。21世纪,西门子PLC会有更大的发展,产品的品种会更丰富、规格更齐全,通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求,西门子PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业控制领域发挥越来越大的作用。
　　
　　参考文献
　　 [1] 崔维群,孙君法.编著.《西门子S7 300/400可编程控制器原理与应用》.北京航空航天大学出版社.
　　[2]《西门子S7 300/400可编程控制器CPU及模板规范手册》.西门子公司.

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