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西门子PLC在工厂应用中常见问题及对策

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  摘 要:西门子PLC在我国工厂中的应用已经十分普及广泛,在冶金、化工等领域都取得了十分丰硕的应用成果,因此对于西门子PLC的研究一直以来都是业内广泛关注的重点问题,在诸多业内研究和社会关注的西门子PLC问题当中,针对其在应用中存在的常见问题给出解决对策,是最为核心关键地部分。本文通过对西门子PLC进行概述,分析西门子PLC在工廠中的具体应用方式及存在的常见问题,阐述针对这些问题的解决对策,希望推动西门子PLC在我国工厂中的应用水平更上一层楼,取得更加丰硕的应用成果,为我国广大企业在选择应用西门子PLC时提供一些良好建议。
  关键词:西门子PLC;工厂应用;常见问题;对策
  中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)09-0090-02
  0 引言
  西门子PLC之所以被我国的工厂广泛应用,是因为西门子PLC具有功能性强、可靠性高、适应性广、操作简单等特点。然而,随着西门子PLC应用的不断深入,其在应用中所暴露出的常见问题成为了业内痛点,针对于此,也诞生了相应的研究课题,在一定程度上对解决西门子PLC常见问题起到了一定的作用,对于优化西门子PLC应用的整体效果有很大的帮助。
  1 西门子PLC概述
  PLC,即可编程序控制器,诞生于20世纪50年代末期,由德国西门子公司研发生产,发展至今,先后历经C3、S3、S5、S7等产品系列,技术水平由最早的二进制控制器,到微处理器,再到今天的全集成自动化系统,PLC技术已经实现了在全自动化领域的融合发展与实践应用,技术水平上升到了新的高度。
  对于西门子PLC的分类,根据其控制规模可分为大型机、中型机、小型机,根据其控制性能可分为高档机、中档机、低档机,由高到低,其运算速度、运算能力、控制功能、通讯功能等都呈现出不同的等级水平,适用于不同的工厂生产线,以满足工厂自动检测控制的功能需要。根据其结构形式可分为整体式、组合式、叠装式,三者各具特点,整体式结构紧凑、成本较低,组合式模块独立、调试拓展方便,而叠装式则配置灵活、体积小巧。总体看来,西门子PLC具有可靠性高、功能性强、适应性强、集约化程度高、精密性程度高的特点[1]。
  西门子PLC的工作原理,简单来说可以分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段,这三个阶段依次进行,算是一个完整的扫描周期,在每一个周期内,西门子PLC主要应用于工厂生产线的闭环过程控制、数据信息处理、开关量逻辑控制、联网通讯等各个应用环节,其工作状态在运行与停止之间循环转换。
  2 西门子PLC在工厂应用中的常见问题
  西门子PLC在工厂应用中的常见问题主要包括环境因素引发的问题,电磁干扰引发的问题等,一旦发生问题,势必会影响到工厂的生产效率,严重者可能发生安全事故,为此出现问题要及时妥善解决,解决问题要建立在明白问题发生的原因基础之上[2]。具体分析如下:
  2.1 环境因素引发的西门子PLC应用的常见问题
  西门子PLC的稳定运行对于环境的要求较高,震动、温度、湿度、空气混合物等环境因素的不达标,都可能引发西门子PLC在应用过程中发生问题。分别分析如下[3,4]:
  (1)震动因素不达标。在工厂当中设备众多,由此在设备运转过程中带来的震动是无可避免的问题,西门子PLC设备由于体积小,模块集约化程度高,受到震动的影响极易在内部产生共振,从而影响到西门子PLC设备的正常运行和稳定工作,尤其是10-55Hz频率下的连续震动,有很大可能会导致西门子PLC发生故障,从而影响其功能的实现。
  (2)温度因素不达标。一般情况下,西门子PLC的工作温度在0-55℃之间,超过或低于这个温度都可能影响到西门子PLC的正常工作。然而,工厂生产的温度环境由产品而定,高低不一,特别是在一些密封空间当中,温度可能走向限值,过低或过高的环境温度都会最终作用到西门子PLC设备的元器件上,从而引起设备的异常情况,影响正常使用。
  (3)湿度因素不达标。模块集约化的设备都对湿度因素有极高的要求,保持防潮绝缘是设备正常运行工作的基础条件之一,西门子PLC设备也不例外。但是在石油、化工等生产领域当中,工厂的条件很难保持湿度被控制在85%以内,湿度高者甚至可以发生凝露现象,这就可能造成西门子PLC设备受潮短路,从而引发故障,影响设备运行。
  (4)空气混合物因素不达标。在化工生产当中,工厂的空气内可能会存在硫化氢、氯化氢等具有腐蚀性的气体,如果长时间将西门子PLC设备置于这样的空气环境当中,会对西门子PLC设备产生影响,影响使用功能的实现和使用寿命。
  2.2 电磁干扰引发的西门子PLC应用的常见问题
  电磁干扰是造成西门子PLC应用过程中发生问题的常见因素,一般情况下,电磁干扰可分为共模干扰和差模干扰两种类别。再具体一些的电磁干扰分析如下[5,6]:
  (1)强电干扰。西门子PLC由电网供电,不仅电网本身普遍存在着电磁干扰的情况,而且高压电器、布线混乱、感性负载等柜内干扰也会对西门子PLC产生强电干扰,在线路上感应电压,这种干扰作用于模拟电路和逻辑电路时,会在西门子PLC内部元器件及电路之间产生严重的电磁辐射,影响格外明显。
  (2)变频器干扰。变频器干扰主要表现在两个方面,一是变频器在输出过程中会产生较强的电磁辐射,其所带来的干扰会影响到设备的正常运行,二是变频器在启动过程中会产生谐波,引发电压畸变,从而影响供电,波及西门子PLC的电源使用。
  (3)接地系统混乱的干扰。接地系统本身是提高设备电磁兼容性的重要措施,规范接地,有利于降低电磁对设备的干扰,然而在接地过程中,往往会存在不规范操作的现象,导致接地系统混乱,不仅不能提高设备的抗干扰能力,还可能使设备自身产生电磁干扰。   3 西门子PLC在工厂应用中常见问题的解决对策
  针对上述西门子PLC在工厂应用中的常见问题,将具体的针对性解决对策分析如下[7,8]:
  3.1 针对环境因素引发的常见问题的解决对策
  鉴于西门子PLC對环境的要求比较高,企业在应用西门子PLC之前,要先对工厂环境进行系统的评估,具体内容包括生产设备震动情况,温度、湿度、空气成分等多个方面,对于不达标的环境指标要通过安装机械设备或是加强制度管理等方式方法予以解决。一般情况下,如果是生产设备震动情况不达标,则可以通过技术手段对西门子PLC设备进行处理,比如加装减震胶条、垫块等,以此减轻生产设备震动对西门子PLC设备工作的影响;如果是温度、湿度不达标,则可以通过安装空调、排风等设备加强散热通风,调节温度和湿度,或是重新规划西门子PLC装备的安装位置,避开热源,单独放置;如果是空气成分不达标,则要考虑将西门子PLC设备放置于密封环境当中,如控制柜,以此减少西门子PLC设备与腐蚀性空气的接触。
  3.2 针对电磁干扰引发的常见问题的解决对策
  解决电磁干扰引发的常见问题,根本性的解决对策是提高西门子PLC的抗干扰能力,一方面是通过提高西门子PLC设备的科技水平,提高自身的抗干扰能力,另一方面则是要通过改变外部环境,来解决电磁干扰的问题[9]。具体方法包括在西门子PLC电源输入端口串接LC滤波器,以加装屏蔽设备,屏蔽电网干扰;合理选择接地地点,完善接地系统,规范接地施工,使接地线与屏蔽层形成闭环,以此避免电压对西门子PLC的冲击伤害。
  3.3 其他常见问题的解决对策
  现阶段,由于我国工厂的环境条件有限,很难完全满足西门子PLC对环境的要求,使其的操作控制系统难免受到环境因素的影响,从而无法稳定进行工作。为此,提升西门子PLC操作控制系统的稳定性对于解决一些应用中的常见问题具有关键作用。一般情况下,西门子PLC的操作控制系统分为外部与内部两个部分,在工厂的应用过程中,操作人员会在内部用铜线将中央与设备进行连接,并在此基础上与外部操作控制系统进行结合,这样做的好处一方面可以规范操作人员的使用,降低因误操作带来的事故发生概率,另一方面则可以避免西门子PLC自身噪音的产生。如此这般,不仅确保西门子PLC操作控制系统可以顺利运转,而且还能实现西门子PLC对工厂生产环境及各要素的监测控制[10]。
  4 结语
  综上所述,西门子PLC在我国工厂的应用已经十分普遍,而且随着其技术水平的不断提高,可以预见地是,西门子PLC在我国工厂中的应用水平势必也会逐步提高,应用领域势必会有所增加,为此,切实应用有针对性、科学合理的解决方法,处理好西门子PLC在工厂应用中的常见问题,具有十分重要的意义。未来,业界要加大对西门子PLC的研发投入,提升研究水平,积极拓展功能,与最先进最前沿的科学技术成果相结合,保证西门子PLC向高端智能化的方向发展,使其在控制工厂生产环境等方面的巨大作用得到充分发挥,从而推动我国经济社会快速发展。
  参考文献
  [1] 康玉彪.西门子PLC在电气控制中的应用研究[J].科学与信息化,2019(2):17+21.
  [2] 何德筹.西门子PLC在工厂应用中常见问题及处理浅谈[J].科学与财富,2018(28):209.
  [3] 刘建红.西门子PLC在工厂应用中常见问题分析[J].中国科技纵横,2018(10):77-78.
  [4] 刘淑余.西门子PLC在工厂应用中常见问题及处理浅谈[J].商情,2018(34):207.
  [5] 王永庆.西门子PLC在工厂应用中常见问题探究分析[J].建筑工程技术与设计,2018(28):3742.
  [6] 刘跃志.基于西门子PLC技术的冶金企业自动化控制技术研究[J].世界有色金属,2018(22):25-26.
  [7] 付延斌.西门子PLC在电气控制中的应用[J].中国科技投资,2018(8):324.
  [8] 张宇.西门子PLC300的技术特点和应用探索[J].科技风,2018(14):136.
  [9] 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(11):110-111.
  [10] 闫联.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.
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