探讨西门子PLC在电厂应用中常见问题

探讨西门子PLC在电厂应用中常见问题

栗晋锋

（阳城国际发电有限责任公司山西省晋城市048102）

摘要：近年来，西门子PLC的功能不断提升，从以往的接线控制逻辑到至今的存储控制逻辑，其运动控制、过程控制等方面也有很大的突破。西门子PLC在火电厂各种控制系统中的应用较为广泛。然而由于西门子PLC极易受到环境的干扰，假如工作环境过于恶劣，将直接影响西门子PLC的正常运行，导致其无法发挥出功效。因此，探讨西门子PLC在工厂应用中常见问题及处理具有重要意义。

关键词：西门子PLC；电厂应用；常见问题

由于西门子PLC具有可靠性高、配套齐全、易学易用、维护方便等诸多优点，我厂大量控制系统应用了诸多不同型号的西门子PLC。输煤控制系统、脱销氨区控制系统、SNCR控制系统均采用西门子S7-400H系列控制器，配置互为冗余两套CPU，胶球清洗控制系统采用西门子S7-300型可编程控制器，除尘器控制系统、干燥塔控制系统等均采用西门子S7-200型可编程控制器。PLC技术结合了微电子技术、数字化技术、信息化技术等多种高新技术，功能越来越灵活强大，能够适应各种规模的工业生产，而且经过多年发展，PLC技术的稳定性和精确度得到了很大程度的提升，也提高了自动控制的水平。西门子PLC控制系统有强大的能力完成模拟量处理、数字运算、人机接口和网络方面的工作，工作成果比较显著，已经成为了工业控制领域的主流控制系统，广泛地应用于各行各业。但是由于网络构造（见图1）工作环境等因素的影响，西门子PLC控制系统在电厂应用中也存在一些问题，影响了系统的可靠性和使用性能，所以，对西门子PLC在电厂应用中常见的问题进行分析解决具有十分重要的意义。

一、西门子PLC的构成及应用特点

1.1西门子PLC可编程序控制器的基本构成

一般使用的西门子PLC可编程的控制器有六个部分，其中CPU模块的主要功能就是进行信号的采集工作，通过用户设定的编制程序来对信号进行处理，其设备中含有微型的存储器和处理器，所以说可以通过不同的数据和程序来进行动作的执行操作，此外，还有数字量和模拟量的输入输出模块，主要就是处理数字量和模拟量的信号，能够利用电位器、按钮或者是发电机、开关、变送器等设备来进行输入操作，此外，数字量的输入模块还能够控制阀体、报警装置以及接触器等设备。

1.2西门子PLC的主要特点和安装注意事项

1.2.1西门子PLC的主要特点

（1）西门子PLC可靠性高，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能，西门子PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从西门子PLC的机外电路来说，使用西门子PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，西门子PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

（2）西门子PLC设备配套齐全、功能丰富、适用性强且易于学习。西门子PLC具有各种不同型号PLC可应用于多种生产场所，且编程语言梯形图容易上手，使用操作方便，可以大量减少工程技术人员的操作复杂性和工作量。西门子PLC控制系统的设计简单，系统维护方便，而且容易改造，有较大的可扩展性。

（3）西门子PLC体积小，重量轻，能耗低。

1.2.2安装注意事项

（1）安装与布线方面：控制线、动力线、西门子PLC的电源线、I/O线应该分别进行配线，西门子PLC和I/O与隔离变压器之间的连接应该使用双绞线。西门子PLC应该尽可能离电焊机等大功率机器和大型功力设备远一点，这些都是强干扰源，其也不能和高压电器安装在同一个开关柜内。西门子PLC的输入输出走线最好分开，开关量和模拟量的敷设也应该分开，直流输出线和交流输出线不能使用同一根电缆，输出线应该尽量避免和高压线、动力线等并行。

（2）I/O端接线：输入接线不能过长，输入接线和输出接线不能使用同一根电缆，一定要分开。连接到输入端时尽可能使用常开触点形式，继电器原理图和编制的梯形图要一致，方便设备的安装和接线的连接。输出端接线有独立输出和公共输出两种形式，在不同的组中可以使用不同类型和电压等级的输出电压，但是在同一组中使用的电源只能是类型和电压等级相同的。连接输出元件的负载不能被短路，否则会烧毁电路板。应该合理选择电感性负载，还要采取措施控制输出负载带来的干扰。

二、西门子PLC在电厂应用中常见的问题

2.1工作环境引发的问题

工作环境是多项因素的集合，主要包括温度、湿度和震动、电源、空气，都会导致PLC运行的故障或异常：①温度，生产现场的环境温度有的过低，有的过高，并不能保证PLC处于正常的环境要求，而西门子PLC的工作温度一般介于0～55℃之间，当设备的发热量大传递到PLC元器件上时，就会导致设备的异常，尤其通风不佳、密闭的空间内，容易出现问题；②湿度，西门子PLC的工作状态需要保持绝缘性，空气的湿度必须<85%，但实际的工作环境并不能完全保证此类要求，特别是在化学制水车间、液氨储备车间等，湿度经常有超标的可能，甚至还有凝露的现象，容易引发故障；③震动，机械设备的震动在电厂生产中不可避免，PLC设备由于表较小，容易产生共振，影响设备的稳定性，尤其是频率处于10～55Hz的连续或间歇性的震动容易引发PLC的故障问题。

2.2控制系统中的干扰

电磁干扰作为影响西门子PLC稳定工作的直接的因素，严重的会导致PLC工作的紊乱，导致误操作，其引发的问题一般集中在共模干扰和差模干扰两类，由于西门子PLC系统的供电来源于电网，但电网受到空间电磁干扰的情况普遍，线路上的感应电压干扰，大的电感性负载、高压电器、布线混乱等都会对PLC形成干扰，期间内部的元件和电路间的不匹配会导致较为严重的电磁辐射现象，模拟电路和逻辑电路的影响产生的相互影响就是明显的例子。而变频器在启动和运行中的谐波传导干扰，引起电压畸变，并随之产生较强的电磁干扰，都会影响设备的运行能力，强电干扰和变频器的干扰是比较常见的问题。

三、西门子PLC在电厂应用中的处理措施

3.1工作环境的应对措施

在复杂的工作环境中，湿度、温度、震动、空气等都会引发问题，因而针对这些采取专门的改善措施十分必要，例如，在处理湿度问题时，可以考虑将PLC装置进行远程控制，而放置在空调房内，保证湿度适宜；针对温度问题，则加强通风设备的安装，并且要避免将西门子PLC安装在发散严重的结构附近，避免传热严重；在处理震动问题时，给西门子PLC系统加装减震胶，有效弱化其他设备传递出来的震动；处理电源的干扰时，安装屏蔽层的隔离变压器，减少电源干扰；在处理空气腐蚀问题时，将PLC系统置于密封性好的控制柜内，减少与工作空气的接触，隔绝腐蚀性气体。

3.2抗干扰措施

其一，抑制电网与电源的干扰，减少设备与地之间的干扰，在电源输入端可以串接LC滤波器，使用屏蔽设备将电网的干扰隔离起来，减少对设备的影响；其二，RS485网线和电源线、动力线与控制线要分别配线，线槽分开，并且一一对应，PLC柜原理动力线，接触器的线圈和大功率的继电器要并联RC消弧电路；其三，I/O接线的措施分为输入和输出接线，其中输入接线不能过长，输入输出的线不能放置在同一根电缆之中，尽量分开，继电器与梯形图的原理图应对应一致，尽量采用常开触点形式连接到输入端，输出接线分为公共输出和独立输出，不同的组别要对应不同类型的输出电压，而同组中必须采用一致的电压类型，采用继电输出要加装隔离继电器，以免电感性负载影响到继电器的使用寿命。

结语

综上所述，加强对西门子PLC在电厂应用中常见问题及处理的研究分析，对其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的西门子PLC技术应用过程中，应该加强对其关键问题的重视程度，并注重其具体处理措施的可行性。

参考文献：

[1]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.

[2]廖洪权.西门子PLC在工厂应用中常见的问题及处理[J].企业技术开发，2014.

[3]赵国华.西门子PLC在工厂应用中的问题及对策探讨[J].橡塑技术与装备，2016.