西門子PLC 在電廠應(yīng)用中常見問題分析

汪磊

（東莞深能源樟洋電力有限公司，東莞523000）

0 引言

西門子PLC 憑借維護(hù)方便、易學(xué)易用、配套齊全等優(yōu)勢在電廠中取得了廣泛應(yīng)用，尤其是很多的控制系統(tǒng)中，比如SNCR 控制系統(tǒng)、脫銷氨區(qū)控制系統(tǒng)、輸煤控制系統(tǒng)等。PLC 技術(shù)結(jié)合了數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)等高科技，功能強(qiáng)大且靈活，適應(yīng)范圍較廣，并且經(jīng)過多年的發(fā)展，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性有了很大的提高，同時(shí)自動控制的水平也越來越高。西門子PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，不僅數(shù)字計(jì)算能力強(qiáng)、人機(jī)接口多，而且模擬量處理和網(wǎng)絡(luò)工作的功能強(qiáng)大，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，工作成果顯著。然而，西門子PLC 控制系統(tǒng)由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境等影響，在實(shí)際的電廠應(yīng)用過程中經(jīng)常面臨各類問題，從而影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，為保證系統(tǒng)的可靠性，十分有必要分析其在實(shí)際的電廠應(yīng)用中可能遇到的各類問題，以備不時(shí)之需。

1 西門子PLC 的構(gòu)成及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 西門子PLC 可編程序控制器的基本構(gòu)成

常用的西門子PLC 可編程控制器有六個(gè)部分。 其中，CPU 模塊負(fù)責(zé)收集信號，并通過用戶設(shè)置的編程程序處理信號。該設(shè)備包含微存儲和處理功能。因此，能夠通過不同的數(shù)據(jù)和程序執(zhí)行動作。此外，還有數(shù)字和模擬輸入和輸出模塊，主要用于處理數(shù)字和模擬信號，可利用變送器、開關(guān)等設(shè)備執(zhí)行輸入操作。此外，數(shù)字量輸入模塊還可以控制閥體，報(bào)警裝置和接觸器。西門子PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

1.2 西門子PLC 的主要特點(diǎn)和安裝注意事項(xiàng)

1.2.1 西門子PLC 的主要特點(diǎn)

①西門子PLC 重量輕，體積小，能耗低。

②西門子PLC 功能豐富、配套齊全，適用性強(qiáng)且易于學(xué)習(xí)。西門子PLC 具有可應(yīng)用于各種生產(chǎn)現(xiàn)場的多種不同類型的PLC，并且編程語言梯形圖易于學(xué)習(xí)，易于使用和操作，能夠大大降低工程技術(shù)的復(fù)雜性和工作量，有效減輕工作人員的勞動負(fù)擔(dān)。西門子PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單，系統(tǒng)易于維護(hù)和改造，擴(kuò)展性強(qiáng)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

③西門子PLC 具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，并且制造過程十分嚴(yán)謹(jǐn)，采用的均是最先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)，可靠性較高。另外，就西門子PLC 的外部電路來說，與其他繼電器接觸器系統(tǒng)相比更具優(yōu)勢，極大的降低了故障發(fā)生率。

1.2.2 安裝注意事項(xiàng)

①安裝和接線：西門子PLC 電源線，控制線和I/O 線等應(yīng)分開布線，需要連接處應(yīng)使用雙絞線連接。西門子PLC 應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離大功率機(jī)器，例如電焊機(jī)和大型電力設(shè)備等，這些是強(qiáng)烈的干擾源，因此禁止與高壓電器安裝在同一開關(guān)柜中。西門子PLC 的輸入和輸出接線應(yīng)分開，并且應(yīng)避免將輸出線與高壓線和電源線并聯(lián)使用。

②I/O 端子接線：必須分開布置輸入接線和輸出接線，嚴(yán)禁將兩者放在同一根電纜上，同時(shí)輸入接線不可過長。輸入端子最好使用常開觸點(diǎn)形式連接。輸出端子接線可以獨(dú)立輸出，也可以公共輸出。西門子PLC 接線圖如圖2所示。

圖2 西門子PLC 接線圖

2 西門子PLC 在電廠應(yīng)用中常見的問題

2.1 工作環(huán)境引發(fā)的問題

工作環(huán)境是由很多因素造就的，各個(gè)因素集合起來形成了工作環(huán)境，比如包括電源、空氣、溫度、濕度和振動等，這些因素都會影響PLC 的正常操作，造成其操作失敗或異常：①溫度，PLC 在電廠中的應(yīng)用是有適宜的生產(chǎn)溫度的，然而生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境溫度通常無法滿足要求，經(jīng)常不是過高就是過低。一般來說，工作溫度在0 到55°C 之間是最好的。通常若不在適宜的溫度內(nèi)進(jìn)行操作，極易出現(xiàn)設(shè)備異常問題，特別是在狹窄又通風(fēng)不良的空間內(nèi)，更容易造成故障出現(xiàn)；②濕度，適宜的工作環(huán)境要求空氣的濕度必須<85%，其需要保持絕緣，但是實(shí)際的工作環(huán)境中這項(xiàng)要求經(jīng)常無法滿足，尤其是液氨存儲車間、化學(xué)水生產(chǎn)車間等，這些工作場所的特殊性決定了其濕度極難滿足西門子PLC 要求的工作狀態(tài)，因此，經(jīng)常出現(xiàn)故障問題；③在電廠生產(chǎn)中不可避免地出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的振動，而振動必然會給PLC 設(shè)備帶來巨大的不利影響，輕則影響設(shè)備的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致PLC 故障。

2.2 控制系統(tǒng)中的干擾

諸多因素均可能一定程度上影響西門子PLC 穩(wěn)定運(yùn)行，但最直接的因素就是電磁干擾，可能會嚴(yán)重影響PLC的正常操作，使得其混亂和誤操作。由電磁干擾導(dǎo)致的問題通常表現(xiàn)為共模干擾和差模干擾。由于西門子PLC 系統(tǒng)的電源在電網(wǎng)中，而電網(wǎng)經(jīng)常會遭受空間電磁干擾，并且干擾PLC 的因素還有很多，比如布線混亂、高壓電器、感應(yīng)負(fù)載過大等。在應(yīng)用期間，若系統(tǒng)的內(nèi)部組件和電路之間存在不匹配的問題，也會導(dǎo)致嚴(yán)重的電磁輻射，進(jìn)而干擾到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。除了上述的干擾因素外，由于逆變器異常造成的諧波傳導(dǎo)干擾也是不容忽視的一個(gè)重要干擾因素，極易導(dǎo)致電壓畸變，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。由此不難發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)電干擾和逆變器干擾是常見問題。

3 西門子 PLC 在電廠應(yīng)用中的處理措施

3.1 工作環(huán)境的應(yīng)對措施

西門子PLC 在電廠應(yīng)用的工作環(huán)境復(fù)雜，諸多因素都會影響到其正常運(yùn)行，包括溫度、濕度、振動、電源干擾、空氣等，因此，有必要采取有針對性的有效措施進(jìn)行改進(jìn)，例如，面對溫度問題時(shí)，應(yīng)安裝通風(fēng)設(shè)備，以免造成嚴(yán)重的熱傳遞；面對濕度問題時(shí)，對PLC 設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并將其放置在空調(diào)室內(nèi)，保證其濕度適宜；面對振動問題時(shí)，安裝西門子PLC 系統(tǒng)減震器可以有效減弱其他設(shè)備傳遞的振動；面對電源的干擾問題，應(yīng)安裝屏蔽隔離變壓器。

3.2 抗干擾措施

首先，重視干擾因素，無論是電網(wǎng)和電源之間的干擾，還是設(shè)備與地面之間的干擾，都應(yīng)采取有效措施加以避免和減少，比如可以使用屏蔽設(shè)備隔離來自電網(wǎng)的干擾并減少對設(shè)備的影響。其次，RS485 網(wǎng)線和電源線，電源線和控制線應(yīng)一一對應(yīng)，并分開布線，插槽分開。最后，輸入和輸出線應(yīng)盡可能分開，輸入接線不能太長，不能放在同一根電纜中。嘗試使用常開觸點(diǎn)連接到輸入端。繼電器輸出必須配備隔離繼電器，以防止干擾問題發(fā)生，保證繼電器的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)對西門子PLC 在電廠應(yīng)用中常見問題的研究分析和處理對于取得良好的應(yīng)用效果具有重要意義。 因此，在未來西門子PLC 技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)其關(guān)鍵問題的研究力度，加強(qiáng)對常見問題的重視程度，探討其具體處理措施的可行性，以期更好的推動西門子PLC在電廠的良性應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。