西门子PLC在电气控制中的应用研究

康玉彪

摘 要 本文围绕西门子PLC结构以及工作原理、西门子PLC在电气控制中的具体应用两个部分展开讨论，对西门子PLC在电气控制中的应用进行了分析，同时提出了一些笔者自己的见解，希望能够对今后西门子PLC的发展提供一些理论基础。

关键词 西门子PLC；电气控制；应用

前言

西门子PLC在工业领域中使用的通常是电气控制机械结构，以便建立一个有效的生产和准确的信号处理来控制一个机械运动。西门子的西门子PLC组合电磁力电气控制设备的成功应用。它已被证明在电气控制在电气控制项目中有一定的应用价值。

1 可编程序控制器（西门子PLC）的特点

①体积小、重量轻。超小型的西门子PLC底部尺寸<100mm，重量<150g，其功耗仅为数瓦。由于其体积小，很容易装入机械中，便于机电一体化的实现。②实用性普遍。西门子PLC可适用于各种规模的电气控制场合，除了基本的逻辑处理功能之外，当前大多西门子PLC具有数据运算能力，并可应用于数字控制领域中。近年来，PLC的功能日益完善，西门子PLC的应用已经普遍到温度控制、位置控制及CNC等多个控制领域。③抗干擾能力强。由于西门子PLC采用了现代化的大规模集成电路技术，在内部电路、生产工艺等方面均采取先进的抗干扰处理技术，具有较高的可靠性。另外，西门子PLC还自备硬件故障自动检测功能，一旦出现故障即可发出警报。在软件应用中，应用者还可编入外围器件的自诊断故障程序，让系统中出了西门子PLC之外的电路与设备也能获得自我保护功能。④应用简单、普遍。西门子PLC作为直接面向企业的工控设备，具有接口容易、编程语言易于被工程技术人员接受并理解等特点，尤其图形符号及梯形图语言、表达方式等与继电器电路图基本类似，只需通过西门子PLC的少量开关量逻辑控制指令就能熟练实现在电气控制中的应用[1]。

2 可编程序控制（西门子PLC）的基本工作过程

西门子PLC在电气控制中的基本工作过程为：

（1）现场信息的输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。

（2）程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。

（3）控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。

以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而西门子PLC的工作程序恰与其相似，因此西门子PLC程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的费用，并缩短软件开发周期[2]。

3 可编程序控制器（西门子PLC）在电气控制中的应用

3.1 开关量逻辑的控制

这是西门子PLC控制技术中最基本、最广泛的应用领域。替代了传统的继电器电路，并同时实现顺序控制及逻辑控制，既适用于单台设备的控制，也可以应用于自动化流水线中，如生产线、组合机床、磨床、镗床和龙门刨床等。

3.2 控制模拟量

在实际工业生产过程中，会出现很多连续变化的物理量，如温度、速度、流量、液位、压力等模拟量。这些模拟量可通过数字量之间D/A转换和A/D转换得以实现，确保编程器对模拟量实现处理。

3.3 集中式控制系统

集中式控制系统主要采用一台功能较强大的西门子PLC监视系统、对多个设备进行控制，已形成“中央集中式”的计算机控制体系。在该项系统中，每个设备之间的连锁、联络关系以及运行顺序等都由中央西门子PLC来统一完成。可见，集中式控制系统比单机控制系统的成本低，更经济实惠。但如果其中一个控制对象的程序需要做出改变，就要停止中央西门子PLC的控制，同时其他控制对象也随之停止运行。

3.4 分散控制系统

在分散控制系统中，每一个控制对象都需要设置一台西门子PLC，每台西门子PLC之间能通过信号的传递而产生内部响应、发令或连锁等，或者可由上位机通过数据通信总线完成通信任务。分散控制系统中采取多台机械生产线控制的方式，每条生产线之间都有数据相连接，由于每个控制对象都是由自身的西门子PLC来控制，所以如果某台西门子PLC运行停止，对其他西门子PLC不会产生影响。随着技术的不断进步，目前可由西门子PLC承担底层的控制任务，通过网络连接，将西门子PLC和过程控制二者结合。

3.5 运动控制

西门子PLC能够对圆周运动或者直线运动进行控制。在控制机构的配置中，过去进行的为直接应用于传感器及执行机构中，而现在则可以采取专用的运动控制模块。例如多轴位置的控制模块、伺服电机其单轴、可驱动步进电机等，西门子PLC可广泛应用于机器人、机械、电梯、机床等多种场合。

3.6 数据处理的应用

西门子PLC在数据处理过程中，具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能，并完成对数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储于存储器中的数据同时具备参考价值，并完成控制操作。另外，这些数据也可以通过通信功能的实现而传输到智能装置中，或者打印成表。目前数据处理多应用于大型控制系统中，如过程控制系统、柔性制造系统等[3]。

4 结束语

总而言之，西门子PLC技术应用在电气工程自动控制系统提高了电气工程自动化控制系统的自动化程度，提高其运行的安全、稳定以及可靠性。西门子PLC技术在电气工程自动化控制系统中应用，其程序运行的不稳定性需要引起我们的重视，面对更加恶劣的工作环境，要想使西门子PLC控制系统正常运行，有必要提高其的环境适应能努力，确保电气工程自动化控制系统的安全、稳定运行。

参考文献

[1] 王成.西门子PLC技术在电气自动化系统中的应用研究探讨[J].科技致富向导，2013，（21）：61.

[2] 党武刚.西门子PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].技术与市场，2013，（09）：45-47.

[3] 安丽娟，刘彩艳.关于电力工程西门子PLC技术的应用[J].电子技术与软件工程，2015，（08）：162.