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西门子工业控制的PLC应用与技术分析

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资料介绍

在互联网计算机技术迅速发展背景下,PLC作为工业生产设备而研发出的电子装置,得到了广泛的应用.西门子工业制造PLC具有明显的竞争优势.本文结合西门子工业控制的PLC实际情况,结合具体应用与技术进行分析.

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西门子工业控制的 PLC 应用与技术分析

宋伟

（山钢股份莱芜分公司棒材厂,山东莱芜 271100）

摘要：伴随当前电子工业技术发展速度进一步加快，plc设备正在进一步完善，不断扩大其使用范围和应用领域，电气设备的

生产巨头西门子公司在设备模拟、网络运算、人工人机接口方面正在进一步完善，在plc领域当中具有不可替代的地位，逐步受

到电子装置生产企业的关注，然而在plc具体使用过程中，依然出现了很多问题需要注意进行处理，尤其是干扰问题，对plc设

备的进度产生了严重影响。

关键词：西门子；工业控制；PLC 应用；干扰预防措施

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：11-5004（2018）05-0239-2

2.2 运用特点

西门子工业设备PLC概述

1.1 西门子PLC可编程序控制器的基本组成

西门子 plc 在使用一些先进的科学技术的同时，也具生产工

plc 控制器主要由六个部分组成，首先是中央处理器模块，艺相结合，具有很强的抗干扰能力和可靠性，和传统的 plc 进行

主要是依照用户的程序来进行操作，主要功能是为了让信号采

集得以实现，另外还包含了一个存储器和一个微处理器，这都需

要不同的程序和数据来进行操作，让目标的动作得以实现，其次

是数字和模拟输入模块，主要是利用电位器、按钮、开关、变送

比较，可以发现，使用西门子 plc 进行生产的时候，可以使用一

些新型的质量检测方法，保证生产产品的质量，并且控制功能细

节，具有很强的实用性，而且设备配套齐全，其产品生产较为简

单，适合初学者进行使用，也受到了项目工程师的普遍欢迎。

器等来输入信号，与此同时，通过接触器、报警装置、变频器、 2.3 轧钢生产线的故障诊断

调节阀等来具体操作。第三是电源模块，主要功能是把 220 伏交

流电进行转化变成 plc 所使用的 24 伏直流电，为背板、总线等

提供电力支持，第四是通信模块，主要是为了和其他设备进行远

西门子 plc 的硬件故障自动检测能力非常强大，在生产的时

候，如果出现故障，就立刻会出现报警信号，在此过程中，可编

程逻辑控制器已经在温度控制，位置控制等工业控制当中得到

程通信，主要可以和计算机设备接口之间进行通信，与此同时，广泛使用，让控制能力加强的同时通信能力也非常强，并且进一

plc 信息还可以向远程处理系统当中传输，第五是编程设备，主

要是，step7 软件，能够让编写程序得一实现，人机互动界面通

常使用的是 wincc 软件，这种软件的界面通俗易懂，方便进行

操作和修改，第六是接口模块，对可以对 plc 的存储容量进行扩

步对人机界面进行完善和发展，通过 plc 系统的应用可以构成

不同种类的控制器，在加工生产设备故障诊断的过程中，可以使

用 plc 设备，为加工的生产线故障诊断提供一定的技术支持。

2.4 轧钢机的电气控制

在控制轧钢机的电气设备是 plc，在开关量模拟控制方面具

有非常大的实用性，在传统继电器控制系统进一步完善的条件

下，已经符合了顺序控制和逻辑控制的诸多功能，plc 能够在直

展，又可以为拓展等提供电源支持 ^[1-3]

。

1.2 西门子PLC 的应用特点

西门子 plc 的特点不单单是在布线和安装方面，在连接和稳

定性方面也有突出的特点，第一，在进行布线和安装的过程中，线运动和圆周运动的控制方面进行直接使用，当前制造企业已

io 控制线、电源线等分开进行布置，并且通过隔离 plc 在变压器

上连接，另外需要将输出线和输入线分开，并且把模拟数字量和

模拟量分离，另外还需要注意的是，避免交流输电线和直流输电

线并行，确保不在两同样一根电缆上，其次，西门子 plc 不单单

具有很强的抗干扰能力，而且稳定性很好，能够方便操作，在维

护方面，不需要花费大量的精力，能够确保系统可以安全可靠的

运行，方便进行程序的升级，第三，plc 的输出元件主要是在电

路板上，工作人员需要对电感性负载进行合理的选择，确保输入

输出线不处于同一根电缆上，并且对机电原理图和梯形图进行

经逐步开发出了伺服电机、拖动步进电机等单轴控制系统。通常

条件下是在大中型的控制系统当中，数据处理具有非常重要的

意义，及其对应的存储功能，另外 plc 和计算机之间设有 232 接

口，可以利用同轴电缆或者双绞线进行连接，让数据交换的目的

得以实现。

2.5 冷轧带钢生产

在控制冷轧机生产线卷取张力以及机架间的张力控制方面，

应用效果较好，在冷轧生产线方面使用 plc 能够进一步的完成

数据的通信换算以及张力的自动控制，在进行 plc 程序控制的

过程中可以直接结合反馈值和设定值，并且调节轧辊的下降和

上升等操作。

编制，另外，同一个类型的电压主要是从同一个电源输出的 ^[4]

。

西门子工业控制的PLC应用

2.1 运用领域

PLC干扰以及预防措施

西门子可编程控制器在市场中得到了广泛的使用，尤其是

在建材、交通、石油、纺织、化工、机械等诸多领域，与 plc 的运

行状态进行结合，可以分成以下几类，主要包含了通信联网、数

3.1 选取合适的工作环境

在工作的过程中，plc 对环境有一定的要求，一定要合理选

择地点，在选择地点过程中，一定要进行严格的考虑和分析，避

免对 plc 稳定运行产生影响，在接地的时候一定要全面考虑工作

地点，并且确保 plc 能够稳定的运行，预防 plc 出现故障，造成

plc 工作效率下降，在选择地点的过程中，考虑以下两个方面，

一个是温度，plc 不能处于高温运行的状态，工作温度需要控制

在 0℃到 55℃之间，一个是湿度，为了对保持 plc 的绝缘性，所

以其工作湿度不能超过 85%。

字处理、工业过程控制、开关量的逻辑控制等 ^[5]

。

收稿日期：2018-05

作者简介：宋伟，男，生于1983年，汉族，山东泰安人，本科，工程师，研究方向：

钢厂电气设备使用与维护。

239

万方数据

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3.2 预防振动

防护电磁干扰，plc 机架和背板之间需要进行绝缘。

3.5 其他方面

需要的振动频率进行严格控制，尤其是在 plc 和震源之间需

要保持一定的距离，在 plc 系统当中，地线在一定要避免靠近振

动源，防止频繁震动或者连续震动出现。

在 plc 和电源干扰源之间，需要保持一定的安全距离，另外

不能把一些大功率设备以及大型动力设备放置在同一个开关柜

当中需要，分别对动力线、控制线、plc 电源线进行配线，在电

缆敷设的过程中需要保证信号线、控制线、动力线不在同一电缆

桥架当中。

3.3 防止接触易燃和易腐蚀气体

为了防止易燃气体、易腐蚀气体影响 plc 的系统基础，而造

成 plc 的损坏，一定要加强管理和控制，比如说氯化氢气体在

plc 系统安装的过程中，需要具有一定的封闭性，可以安装在封

闭的室内或者封闭的柜子中。

结语

3.4 做好西门子PLC接地

当前plc的特点在于实际稳定性较强，适用范围较广，通讯功

在进行西门子 plc 系统接地防护的过程中，一定要仔细考虑

保护接地、屏蔽接地等，一定要在做好 plc 接地系统防护的过程

中，让 plc 运行所受的电磁干扰降低，plc 系统需要做单独接地，

不能和其它电气系统共用接地，避免电器干扰倒串接地线当中，

影响 plc 系统的接地。和防雷接地网、电气接地网具有十米以

上的距离，在接地极当中需要使用厚度超过 10 毫米、面积超过

0.75 平方米的铜板，另外接地导线需要超过 16MM²，导线截面

积需要在长度增加的时候相应的增加，在接地极方面需要深埋，

接地电阻不得超过 2 万欧姆，另外在西门子 plc 电缆屏蔽接地的

过程中，需要通过一端连接的方式而不是让线端屏蔽层两端分

别进行接地，通过一端接地，主要是为了防止两端接地的时候产

生电位差，如果先来两个屏蔽接地端，出现地电位差，就会造成

屏蔽层当中出现电流，另外两端如果处于异常状态就会出现屏

蔽层当中的接地电流影响传输数据的问题，会对线缆中传输的

信号产生较大影响，甚至会导致信号丢失而造成 plc 出现死机

故障。在一些场所当中干扰较大，可以使用双屏蔽电缆，进一步

能较好，在使用的过程中，安装方便，当前我国科学技术快速发展，

这类设备在使用的过程中优势非常明显的，在电子生产业当中，可

以加快各行业的快速发展，西门子工业制造的plc，当前在市场竞

争当中发展优势非常明显，plc由于外部因素的影响，在实际操作

过程中依然出现了一些问题，所以相关人员一定要注意加强实际

使用，并且通过一定的预防手段，让 plc利用效率大幅度提升。

参考文献

[1] 田甲由 . 从电气自动化安全角度探究西门子工业控制 PLC 应用的价值 [J]. 时

代农机 ,2017,44(5):30 ＋ 32.

[2] 杨帆 , 许业大 . 西门子 PLC 控制系统干扰源分析及硬件应对措施 [J]. 科技创

新与应用 ,2015,(29):121-121.

[3] 林智春 . 关于西门子 PLC 系统的故障探讨 [J]. 中国科技纵横 ,2015(15):69-

69 ＋ 71.

[4] 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.

[5] 王慧 . 西门子工业控制的 PLC 应用及干扰探讨及预防思路构架 [J]. 电子测

试 ,2016,(Z1):71-72.

（上接 238 页）

根据表2每米回填沉降量的统计分析可知，单独用土吹填沉降

量大，土、砂分层回填沉降量次之，土、砂搅拌层沉降量最小。因此，

土体中增加砂土含量且进行搅拌对减少吹填地基沉降很有帮助。

表2 各试验组最终沉降量计算表

根据以上力学试验参数的统计分析可知，随着时间的推移，

各组试验土体的内摩擦角大体都有上升的趋势；各组试验土体

的粘聚力变化不明显。

试验 3 个月沉理论计算总沉降每米回填

实验组数层号

通过图 2 可知，①层土的地基承载力最低，其余砂性土层的

地基承载力相对较高，表明土体中增加砂性含量对提高地基承

载力很有帮助；B1 搅拌组的④层土、B2 分层组的②层土、B2

搅拌组的⑥层土、C1 搅拌组的⑧层土和 C2 搅拌组的⑩层土地

基承载力相对较高，故而可知，搅拌组的地基承载力普遍高于非

搅拌组；由于晾晒期间降雨较多，晾晒的效果较差，但从地基承

载力特征值变化曲线的趋势可知，随着晾晒时间的增长，地基承

载力有增加的趋势。

坑深 m 降量 mm 沉降量 mm 量 mm 沉降量 mm

第十组

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

1.5

1.2

2.8

280

130

160

120

130

250

300

200

4.2

284.2

131.54

161.73

121.37

131.92

131.55

257.93

306.7

189.5

109.6

134.78

101.1

109.9

109.6

92.1

B2 分层组

B1 分层组

B1 搅拌组

B2 分层组

B2 搅拌组

C1 分层组

C1 搅拌组

C2 分层组

C2 搅拌组

1.54

1.73

1.37

1.92

1.55

7.93

6.7

109.5

110.6

74.1

9.77

7.56

309.77

207.56

4.3 变形试验参数测试

根据物理力学性质指标统计表绘制出四次试验各层土的压

缩系数，如图 2 所示。通过现场实测各试验坑沉降量及室内试验

得出的压缩模量，计算出各试验坑的最终沉降量，详见表 2。

结语

（1）力学试验结果表明，随着时间的推移，各组试验土体的

内摩擦角大体都有上升的趋势；土体中增加砂土含量对提高地

基承载力很有帮助；搅拌组的地基承载力普遍高于非搅拌组。

（2）变形试验结果表明，土体中增加砂土含量并进行搅拌对减少

吹填地基沉降很有帮助。（3）不同试验组的试验效果，为南通市

滨海园区后期吹填土地基改良项目的实施提供了参考，推荐采

用 C1 搅拌组和 C2 搅拌组试验。（4）由于试验时间跨度较短，晾

晒养护时间不长，随着晾晒时间的增长，各组试验土体将进一步

固结沉降硬化，地基承载力有增加的趋势。

压缩系数变化曲线

0.5

0.45

①

0.4

②

③

0.35

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

0.3

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

试验次数

图2压缩系数变化曲线

根据以上变形试验参数的统计分析可知，随着时间的推移，

各组试验的压缩系数大体都有下降的趋势，压缩模量有上升的

趋势，其中 C1 搅拌组的⑧层土和 C2 搅拌组的⑩层土的抗变形

性质最好。如表 2 所示。

参考文献

[1] 雷华阳，刘景锦，郑刚，贾亚芳，康景文，孙铁 . 滨海吹填土固结蠕变特性试

验研究 [J]. 土木工程与管理学报，2012，29（3）：6-10

240

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