西門子PLC在電氣控制中的應用研究

康玉彪

摘 要 本文圍繞西門子PLC結構以及工作原理、西門子PLC在電氣控制中的具體應用兩個部分展開討論，對西門子PLC在電氣控制中的應用進行了分析，同時提出了一些筆者自己的見解，希望能夠對今后西門子PLC的發展提供一些理論基礎。

關鍵詞 西門子PLC；電氣控制；應用

前言

西門子PLC在工業領域中使用的通常是電氣控制機械結構，以便建立一個有效的生產和準確的信號處理來控制一個機械運動。西門子的西門子PLC組合電磁力電氣控制設備的成功應用。它已被證明在電氣控制在電氣控制項目中有一定的應用價值。

1 可編程序控制器（西門子PLC）的特點

①體積小、重量輕。超小型的西門子PLC底部尺寸<100mm，重量<150g，其功耗僅為數瓦。由于其體積小，很容易裝入機械中，便于機電一體化的實現。②實用性普遍。西門子PLC可適用于各種規模的電氣控制場合，除了基本的邏輯處理功能之外，當前大多西門子PLC具有數據運算能力，并可應用于數字控制領域中。近年來，PLC的功能日益完善，西門子PLC的應用已經普遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個控制領域。③抗干擾能力強。由于西門子PLC采用了現代化的大規模集成電路技術，在內部電路、生產工藝等方面均采取先進的抗干擾處理技術，具有較高的可靠性。另外，西門子PLC還自備硬件故障自動檢測功能，一旦出現故障即可發出警報。在軟件應用中，應用者還可編入外圍器件的自診斷故障程序，讓系統中出了西門子PLC之外的電路與設備也能獲得自我保護功能。④應用簡單、普遍。西門子PLC作為直接面向企業的工控設備，具有接口容易、編程語言易于被工程技術人員接受并理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖語言、表達方式等與繼電器電路圖基本類似，只需通過西門子PLC的少量開關量邏輯控制指令就能熟練實現在電氣控制中的應用[1]。

2 可編程序控制（西門子PLC）的基本工作過程

西門子PLC在電氣控制中的基本工作過程為：

（1）現場信息的輸入：在系統軟件的控制下，按照順序對輸入點進行掃描，并讀取輸入點的狀態。

（2）程序的執行：對用戶程序中的指令按順序掃描，并根據輸入的狀態及指令進行邏輯性運算。

（3）控制信號的輸出：根據以上邏輯運算的結果，輸出狀態寄存器向各個輸出點同時發出相應的信號，以實現所需的邏輯控制功能。

以上過程完成后，再重新開始，并反復執行，每執行一次即完成一個掃描周期。在實際應用時，很多機械設備的工作流程可分為一系列不斷重復的順序動作，而西門子PLC的工作程序恰與其相似，因此西門子PLC程序能很好地與機器動作相對應，且程序的編制簡單、直觀，易于修改，減少了開發軟件的費用，并縮短軟件開發周期[2]。

3 可編程序控制器（西門子PLC）在電氣控制中的應用

3.1 開關量邏輯的控制

這是西門子PLC控制技術中最基本、最廣泛的應用領域。替代了傳統的繼電器電路，并同時實現順序控制及邏輯控制，既適用于單臺設備的控制，也可以應用于自動化流水線中，如生產線、組合機床、磨床、鏜床和龍門刨床等。

3.2 控制模擬量

在實際工業生產過程中，會出現很多連續變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過數字量之間D/A轉換和A/D轉換得以實現，確保編程器對模擬量實現處理。

3.3 集中式控制系統

集中式控制系統主要采用一臺功能較強大的西門子PLC監視系統、對多個設備進行控制，已形成“中央集中式”的計算機控制體系。在該項系統中，每個設備之間的連鎖、聯絡關系以及運行順序等都由中央西門子PLC來統一完成。可見，集中式控制系統比單機控制系統的成本低，更經濟實惠。但如果其中一個控制對象的程序需要做出改變，就要停止中央西門子PLC的控制，同時其他控制對象也隨之停止運行。

3.4 分散控制系統

在分散控制系統中，每一個控制對象都需要設置一臺西門子PLC，每臺西門子PLC之間能通過信號的傳遞而產生內部響應、發令或連鎖等，或者可由上位機通過數據通信總線完成通信任務。分散控制系統中采取多臺機械生產線控制的方式，每條生產線之間都有數據相連接，由于每個控制對象都是由自身的西門子PLC來控制，所以如果某臺西門子PLC運行停止，對其他西門子PLC不會產生影響。隨著技術的不斷進步，目前可由西門子PLC承擔底層的控制任務，通過網絡連接，將西門子PLC和過程控制二者結合。

3.5 運動控制

西門子PLC能夠對圓周運動或者直線運動進行控制。在控制機構的配置中，過去進行的為直接應用于傳感器及執行機構中，而現在則可以采取專用的運動控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機其單軸、可驅動步進電機等，西門子PLC可廣泛應用于機器人、機械、電梯、機床等多種場合。

3.6 數據處理的應用

西門子PLC在數據處理過程中，具備數據傳送、數據轉換、數學運算、查表、排序及操作等功能，并完成對數據的采集、分析與處理。這些數據可以與存儲于存儲器中的數據同時具備參考價值，并完成控制操作。另外，這些數據也可以通過通信功能的實現而傳輸到智能裝置中，或者打印成表。目前數據處理多應用于大型控制系統中，如過程控制系統、柔性制造系統等[3]。

4 結束語

總而言之，西門子PLC技術應用在電氣工程自動控制系統提高了電氣工程自動化控制系統的自動化程度，提高其運行的安全、穩定以及可靠性。西門子PLC技術在電氣工程自動化控制系統中應用，其程序運行的不穩定性需要引起我們的重視，面對更加惡劣的工作環境，要想使西門子PLC控制系統正常運行，有必要提高其的環境適應能努力，確保電氣工程自動化控制系統的安全、穩定運行。

參考文獻

[1] 王成.西門子PLC技術在電氣自動化系統中的應用研究探討[J].科技致富向導，2013，（21）：61.

[2] 黨武剛.西門子PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用[J].技術與市場，2013，（09）：45-47.

[3] 安麗娟，劉彩艷.關于電力工程西門子PLC技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2015，（08）：162.