浅析西门子PLC在工厂应用中的常见问题及应对

浅析西门子PLC在工厂应用中的常见问题及应对
摘要：德国西门子公司生产的 PLC 可编程序控制器在我国各个行业领域应用广泛，它具有小体积、高速率、标准化技术体系等特点，也拥有极强的网络通信能力和
高安全可靠性，特别是在我国工业控制领域中已经扮演了不可或缺的重要角色。

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；应对
1 西门子PLC综述
1.1 PlC的构成
PLC硬件主要包含CPU、储存器、输入单元、输出单元、通信接口和扩展接口电源几部分。

（1）CPU为PLC的核心部分，通常会根据PLC机型配备不同种类的CPU，例如通用微
处理器、单片微处理器、位片式微处理器。

CPU可以指挥PLC准确接受编程器输入的程序和
数据，诊断机器故障等。

（2）存储器分为可读可操作和只读储存器，主要用于存放一些系统程序、用户程序和
数据。

（3）输入/输出，又称I/O单元或I/O模块，它负责PLC和工厂现场之间的连接，I/O接
口能接受的输入、输出的信号个数是选择PLC的重要依据之一。

（4）通讯接口可以实现PLC与监视器、打印机等各种设备之间的通讯。

（5）智能接口是一个独立的计算机系统，有它自己的CPU和程序，通过总线和PLC交
换数据，在PLC协调之下独立工作。

（6）编程装置可以编辑、调试、输入用户数据，监视系统的运行、系统
的仿真。

1.2 西门子PLC的特点
（1）可靠性高。

单片微型CPU的集成度高，辅之以电路保护和自诊断功能，抗干扰能
力强，提高了PLC的可靠性。

（2）操作简便。

不需要大量的电子元件，连线很少，维修也相对简单，一般不会在操
作上出现什么问题。

采用梯形图等多种编程语言，操作灵活方便。

第三，运行快。

PLC的控
制由程序控制来执行，在运行速度上来说是继电器逻辑控制无法做到的。

1.3 西门子PLC工作的主要原理
PLC投入使用后会经历三个阶段，每顺序完成一次三个阶段则算完成一个扫描周期，PLC
的工作过程就是在一次次周期更替中实现的。

扫描周期是判断PLC好坏的重要指标，周期的
长短与扫描速度和内存程序息息相关。

1.3.1 输入采样阶段
输入采样阶段的扫描方式是依次的、定期的读取输入状态和信息，将他们储存在I/O映
像区内，这一过程结束后，即将转入其他两个阶段。

在后续两个阶段中，输入映像区会进行
隔离保护，不以任何形式与外界发生信息的交互，直到下次扫描周期重新开始。

1.3.2 用户执行阶段
用户执行阶段的扫描顺序是自上而下的，所以也叫梯形图扫描，每次扫描的时候总是先
从左边的控制线路开始，因为这些控制线路是由各个触点连接形成的。

按照先左后右、由上
至下的顺序来执行逻辑运算，相关运算结果将被传送至输出映像区，如果遇到跳转的情况，
则要求我们对跳转条件做出分析。

1.3.3 输出刷新阶段
PLC真正的大量输出发生在这一阶段中，CPU基于I/O映像区对应的状态，刷新已有数据，最后再经过输出电路激活外设装置，最终实现PLC与外设设备进行信息交互这一终极目标。

2 西门子 PLC 在工厂中的具体应用
（1）电气闭环过程控制应用。

在工厂生产中，某些设备电气的闭环控制非常关键，西
门子 PLC 能够辅助电气设备闭环过程进行有效控制，它主要就针对某些电气设备的变化模拟
量如温度、流量以及压力元素进行分析与控制，实现这些参数指标从模拟量向数字量的有效
转化。

在该过程中就采用到了 CPU 算法程序实施模拟量处理，完成整个闭环控制过程。

（2）数据处理控制应用。

西门子 PLC 可以实现对多种电气控制设备功能的集成处理，
操作性较强，比如它可以同步操作数据传输、函数逻辑运算以及查表排序等多项事务，再配
合软件分析与控制过程自动化优化，就能有效地提高数据处理质量。

该技术功能应用在食品
以及冶金行业中非常常见。

（3）开关量逻辑控制应用。

在传统逻辑控制体系中，工厂中电气设备的继电器、电路
控制方式都非常复杂，而且控制速度相对缓慢。

而在利用西门子 PLC 以后，它就可实现对开
关量的稳定逻辑控制，并可同时做到对电气设备继电器与电路的数字量控制。

相比之下，西
门子 PLC 开关量逻辑控制应用下所存在的约束条件更少，因此在工厂生产中会经常应用到这
一开关量逻辑控制功能。

（4）通信联网控制应用。

在信息化时代，工业生产方式也越来越偏重于系统化、智能
化操作，全新的信息化设备与远程控制手段成为工业生产最为关注的焦点。

还以西门子PLC
为例，它就能实现对工厂中多个电气设备的远程联动，用通信联网方式实现数据远程传输，
有效地控制工厂日常生产过程。

3 西门子PLC在工厂应用中常见问题的应对措施
3.1 严格把控温度、湿度、震动、空气等环境因素
（1）PLC操作过程中，要将工厂的空间温度严格控制在0℃~55℃。

在实际工作过程中，大部分工厂都是处于通风情况较差且密闭的空间之内，为保证西门子PLC的工作过程不出差错，此时一定要保证通风效果，可以选择安装温度调控装置，避免空间温度升高以及设备发
热后不能及时散热的情况发生，尽量不要将PLC装置安放在发热散热情况严重的装置旁边。

（2）保持PLC的绝缘性能良好，要使得工厂内相对空气湿度小于85%，尤其是在某些
化工、石油等领域，避免出现凝露现象。

（3）虽说在工厂作业过程中不能避免其他相关设备的震动，但是考虑到PLC设备体积
较小，容易发生共振的可能性更大，尤其是在10~55Hz情况下，更加容易引起间接的震动，
此时的震动频率已经变成PLC故障的诱发因素。

因此一定要减小震动的频率，采取有效的减
震措施，例如可以充分在作业过程中使用减震胶等。

3.2 各种干扰问题的应对策略
3.2.1 电源输入串联LC滤波器
串联滤波器具有一个阻抗很低的串联谐振点，使得屏幕等设备可以有效的将电网造成的
干扰给隔离开来，达到减少供电系统对PLC对的干扰效果。

3.2.2 布线合理化
网线与点预先、动力线、控制线都要对应一一配线，将线槽分开处理。

保证接触器线圈、大功率继电器等与RC电路并联使用。

I/O输入线要保证适当长度，不宜过长，输出线和输入
线在同一根电缆上不能共存 [3]。

3.2.3 完善接地系统
完善接地系统，提高电子设备的电磁兼容性，一定要将电源线接地端与柜体连线后再接地。

选择正确的接地地点，不仅可以保证PLC工作的稳定性，还可以避免偶然发生的电压冲
击危害。

当电源漏电或者柜体带电的时候，可以将这些多余的电引入地下，总而保证工厂操
作人员的生命安全。

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组成原件是否有问题、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。

4 结语
西门子PLC系统在已经取得重大成果的同时，不断改善自己产品的不足，引进新的技术
结合，在控制规模与结构、性能与维护上也在不断做出适应社会变化。

但目前西门在PLC在
工厂生产应用中还存在一些问题尚未得到解决，如何使西门子PLC系统更高效、更完善的走
进大家的视野是每一个研究者值得思考的问题。

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]王俊红.西门子PLC在工厂应用中常见问题及处理浅谈[J].数字技术与应用，2010（4）：57-58.
[3]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.
[4]常焘 . 关于西门子 PLC 控制系统工作原理及常见故障应用分析 [J]. 山东工业技术，2018，（20）：155.。