西門子PLC在電氣控制中的應用研究

劉永佳

摘要：在科技蓬勃發展的現代社會，PLC愈加成熟，應用范圍逐漸開始擴大，一方面，PLC具有較強的靈活性，能使機電一體化目標得到實現。另一方面，PLC功能性較強，可以為工業發展起到良好的推動作用。在電氣控制中，相關人員應該重視西門子PLC，對其進行合理應用，從而強化對電氣系統控制力度。基于此，對西門子PLC在電氣控制中的應用進行研究，以供參考。

關鍵詞：西門子;PLC;電氣控制;應用研究;

引言

PLC早期被稱為可編程邏輯操控器，它是一種用于自動化控制的數字運算控制器，本身具有微處理器，能夠隨時將控制指令載入內存，儲存與執行的效果很好，因此得以聞名。從1958年開始，西門子SIMATIC系列PLC經過C3、S3、S5、S7系列發展，已經成為應用最為廣泛的可編程操控器之一，因為其TDC系統沿用了SIMADYND技術內核，S7系列目前已經成為西門子自動化系統最尖端、功能最強的可編程控制器。

1西門子PLC概述

1.1簡述

西門子PLC自身具有一定獨特性，主要特點：1）體積小。一些超小型PLC底部小于100mm，重量小于150g，正是這種特性使其不僅易于裝入機械設備，實現一體化，還能提高機電性能。2）實用性普遍。PLC在很多電氣控制場合都能有效應用，從目前情況看，在數據運算方面，PLC具有較強能力，很多人把其用到數字控制中，以提高數據運算準確性。近幾年，PLC功能越來越完善，應用范圍從電氣控制逐漸向溫度控制方向發展，為各行業提供了有利條件。3）抗干擾能力強。從PLC內部技術來看，主要運用集成電路這一技術，其中在內部電路中，研究人員選取較為先進的抗干擾信息處理技術，不僅具有很強的抗干擾性，而且使電路可靠性不斷增加。同時，PLC內部還具有故障檢測功能，如果系統或者設備出現故障，PLC會發生警報，對工作人員起到提醒作用，從而及時檢測故障。4）應用簡單。從PLC應用群體來看，主要是面向工業領域的企業，技術人員在軟件編程時，考慮到企業需求以及使用人員的技術水平，在實際操作中，企業人員只需要按照一定指令就能進行熟練使用，對其有效控制。

1.2西門子PLC的特點

第一，可靠性高。單片微型CPU的集成度高，輔之以電路保護和自診斷功能，抗干擾能力強，提高了PLC的可靠性。第二，操作簡便。不需要大量的電子元件，連線很少，維修也相對簡單，一般不會在操作上出現什么問題。采用梯形圖等多種編程語言，操作靈活方便。第三，運行快。PLC的控制由程序控制來執行，在運行速度上來說是繼電器邏輯控制無法做到的。

2西門子PLC工作的主要原理

PLC投入使用后會經歷三個階段，每順序完成一次三個階段則算完成一個掃描周期，PLC的工作過程就是在一次次周期更替中實現的。掃描周期是判斷PLC好壞的重要指標，周期的長短與掃描速度和內存程序息息相關。

2.1輸入采樣階段

輸入采樣階段的掃描方式是依次的、定期的讀取輸入狀態和信息，將他們儲存在I/O映像區內，這一過程結束后，即將轉入其他兩個階段。在后續兩個階段中，輸入映像區會進行隔離保護，不以任何形式與外界發生信息的交互，直到下次掃描周期重新開始。

2.2輸出刷新階段

PLC真正的大量輸出發生在這一階段中，CPU基于I/O映像區對應的狀態，刷新已有數據，最后再經過輸出電路激活外設裝置，最終實現PLC與外設設備進行信息交互這一終極目標。

3西門子PLC在電氣控制中的應用

3.1開關量邏輯控制

對PLC控制技術來說，開關量邏輯可謂是比較基本的一個應用領域，不僅對傳統落后的繼電器電路進行有效替代，而且實現了邏輯控制。其中開關量控制一方面可以用于單臺設備，對設備內部結構有效控制，另一方面也能用在流水線作業中，現在很多工廠在進行批量生產時都離不開生產線作業，在這個過程中，邏輯控制起到重要作用，不僅能避免人工操作，節省時間，還能提高生產效率，實現自動化。

3.2控制模擬量

機械電氣設備在運行過程中，所出現的模擬量都不一樣，模擬量屬于一種特殊變量，而傳統的控制系統并沒有辦法控制這類變量，而通過PLC技術，模擬量能輕松得到控制，有效控制模擬量，能減小機械設備在生產過程中所收到的影響，保證設備穩定運。

3.3集中式控制系統

集中式控制需要有PLC作為支撐，一方面是因為PLC擁有強大的監視作用，另一方面是因為其能對多個設備實現控制。在系統中，各種設備彼此間的連鎖主要是通過西門子PLC進行統一完成，在這個過程中，PLC會起到連接作用，使設備與系統相聯系，并規劃運行順序，這樣既可以讓設備穩定工作，又能確保運行順序的合理性，從而高效運行。與單機系統相比，集中式系統所花費的成本更低，不僅更加經濟實惠，而且性能要遠高于單機控制系統，所以集中式系統應用率也在逐漸提升。需要注意的是，當某個控制對象所在的程序需要進行改變時，必須暫停對PLC的控制，導致其他對象也不能正常運行。因此，在更改程序時，需要工作人員衡量好控制對象，避免影響系統運行。

3.4分散性系統控制

分散性系統控制能對不同的PLC控制對象進行不同程度控制，各個控制對象在經過處理之后，控制的方式方法有所不同，因此當系統部分出現問題之時，只需要停止有問題的PLC就可以，并不會導致其他設備受到影響，分散性系統控制有助于系統的穩定運行。

3.5數據處理西門子

PLC進行數據處理時，具有完備的功能，如數據傳輸以及轉換，并且還能進行運算，這樣既可以幫助工作人員完成數據采集工作，還能對其進行科學分，達到處理數據資源的目的。一方面工作人員可以對這些數據進行存儲，作為備份，為其他人員提供參考，另一方面能完成對系統的控制操作。此外，工作人員也能把這些數據借助通信功能進行傳輸，應用在智能裝置中，這樣既可以根據需求打印成表，又能對數據有效保存。另外，現在很多大型控制系統都開始應用數據處理，這些大型系統結構復雜，涉及很多數據，而數據處理能解決傳輸甚至運算，便于人們對系統的操作。

3.6運動控制

通常，在整個控制系統中，PLC技術能有效的對不同運動軌跡的設備進行控制，這些都是通過運動控制模塊實現。

結束語

西門子PLC系統具有體積小、速度快等特點，它的功能性強、可靠程度高，在已經取得重大成果的同時，不斷改善自己產品的不足，引進新的技術結合，已有的成功經驗，，應用于電氣控制系統中，不僅能使自動化程度得到提高，還能改善系統運行效率，使系統早日實現統一化，電氣人員要認識到PLC的作用，合理應用PLC技術，使控制系統更加準確，減少故障，推動電氣工程健康發展。

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