基于西门子PLC技术在现代冶金工业上的应用分析刘春振

基于西门子PLC技术在现代冶金工业上的应用分析刘春振

刘春振孙连亮

(天津钢管集团股份有限公司天津市300301)

摘要：德国西门子PLC技术是一种可编程程序控制系统，在我国的冶金、化工、印刷等行业都有较为广泛的应用。具有体积小、速度快、标准化、网络通信能力、可靠性强等优点。对PLC技术的应用，极大的提升了冶金生产车间的自动化，提升了冶金的质量和效率。本文将会着重分析西门子PLC技术的选型和应用方式，以及PLC技术和INTOUCH操作系统相结合的工业生产控制监控体系，希望能在西门子PLC技术在我厂的实际应用中起到一些作用。

关键词：PLC技术；INTOUCH操作模块；网络连通；原理分析；

引言：随着我国经济建设规模不断提升，企业相关的控制管理技术也在不断的发展。其中通过计算机进行工业生产的自动化控制，是自动化控制的重要领域。随着计算机技术的发展，计算机的功能逐渐增强且具备小型化的趋势，这为工业生产通过计算机控制提供了技术支持。PLC技术是计算机控制和工业生产不断发展的技术成果，是工业生产自动化的核心成果。其中西门子提出的PCS7过程控制系统7的概念，将主流计算机的操作系统、工业现场总线、监控系统、西门子工业网络等进行统一的整合，开发出了功能十分齐全强大的PLC控制技术。1结合西门子的INTOUCH组态软件，形成了工业生产中比较有效的自动控制和监控系统。

一、PLC技术在引进中的机型选择

根据西门子PLC技术控制性能的不同，可以分为中、高、低三挡的控制机型。低档机可编程序控制器，具备初级的控制功能和运算能力，工作效率满足最基本的自动控制系统，可以加载的模块数量较少，西门子s7-200属于这一类产品。中档机可编程序控制机，具备较强的控制功能和较强的运算能力。不仅能够进行简单的数据计算同时能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算等。实现了较快的工作效率，能够加载的数据模块数量和种类都比较多，西门子s7-300属于中档机产品。2高档机可编程序控制机，具备强大的数据处理和运算功能，不仅能够完成逻辑三角函数运算、指数和PID运算，还可以进行复杂的矩阵运算。工作运行速度快，可以加载更多的模块数量和种类。高档机适合大规模的工业生产控制，在网络连接中一般充当主站的架构。西门子s7-400机型为这一定位的机型。在PLC技术的组合结构中又分为整体式、组合式、叠装式，通过不同的结构组合，匹配PLC技术从简单到复杂的控制需要。

根据不同的控制模块需求，确定所需要的PLC技术机型。一般控制所需要的控制任务数量和模块通过DI/DO和AI/AO点数进行确定。然后根据点数数据进行PLC控制技术的组装工作和任务设定，以满足生产控制的要求。通常来说收集的控制点数在一百以下时选用低档机可以满足使用条件，点数在一千以下时适合使用中档机进行匹配。3当单数大于一千是选用高档机进行匹配。

二、西门子PLC技术的工作原理和保养手段

（一）西门子PLC技术的工作原理。一般来说PLC技术是通过三个阶段来实现对生产的控制，分别为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。三个阶段是一个扫描周期，PLC技术的CPU通过程序重复的进行以上三个阶段。输入采样阶段：PLC技术以扫描的形式读入工作模块和数据，并存放至I/O映象区中的单元中。在采样阶结束后，进行用户程序执行和输出刷新阶段。在进行后两个阶段时，即使输入采样阶段的数据状态发生变化，也不会影响同时间的数据处理和控制结果。用户程序执行阶段：通过一定的顺序和次序对用户程序进行扫描，其中执行程序严格的遵守设定的逻辑进行程序执行，需要注意用户程序中的一些特殊功能指令的输入和管理。4输出刷新阶段：当用户程序扫描结束之后，PLC会进入输出刷新的阶段，这时CPU会根据I/O映象区的数据状态进行输出锁存电路，经过电路驱动外设连接运转，这时才是PLC执行真正的生产控制阶段。

（二）西门子PLC技术的保养工作。进行设备的定期调整测试工作。在季度检查的过程中，对PLC柜中的端子连接情况进行查看，发现松动的状况进行重新固定连接。对柜中的电源电压每月进行测量工作。在季度清扫中，需要切断给PLC供电的电源，将CPU主板和输入输出设备进行拆卸，进行仔细的吹灰清扫只收恢复到原位置安装。恢复供电对PLC箱内进行清理工作。每三个月更换电源架下方的过滤网。检修前的准备工作：工具准备，准备保护装置和防静电的准备，进行提前的维修人员调度联系，设置好检修牌的挂放。PLC设备的拆装和方法：停机检修必须至少安排两个监护人员，将CPU的方式选择开关关闭，先关闭总电源然后进行模板电源的关闭，拆卸电源机架时记录清楚电源线的连接位置，CPU主板和I/O板可在旋转模板下方的螺丝后进行拆卸。检修工具和技术指标：电压测量应该尽量选用数字电表，电源机架和CPU主板拆卸时注意切断主电源的连接，RAM模块在拆装时需要注意断开PC端的电源，注意模块电池的故障灯情况，在CPU板上的QVZ灯亮时或者切断总电源，可以进行对I/O板的拆卸，模板拆装过程中预防静电。

三、INTOUCH软件平台的功能

INTOUCH平台是西门子公司推出的监视控制软件平台，可以通过该平台对生产过程进行数据记录和控制。

（一）INTOUCH软件可以记录和呈现出生产线上的所有设备的运行情况，保证对生产环节中对设备的监督。

（二）INTOUCH平台可以对生产的数据和操作信息数据进行记录，可以分析记录发生故障的数据。

（三）INTOUCH平台可以完成对数据模拟量的监控，对设备的运转异常进行警报预警。

（四）INTOUCH平台可以实现对生产数据随时进行数据报表生产，方便对生产的监督和管理。

（五）INTOUCHI平台可以实现工作数据的保密处理，增加数据的保密性和安全性。

四、西门子PLC技术在工业生产中的优点

（一）可靠性。PLC技术不需要过多的活动元件和连线元件，大大减少了连线的数量。同时PLC技术的系统方便维修，维修时间短。PLC技术是专门为了工业领域的生产控制进行程序设计的，和普通的计算机程序控制相比使用了更简便的编程语言和更可靠的硬件设施，大大提升了工业生产的效率，减少了故障发生的可能。在系统的设计上，PLC技术采用了保护性的冗余设计，断电时信息保护和故障诊断程序都极大的提升了PLC技术的稳定性。

（二）易操作性。PLC技术的操作简单、编程简单、容易维修等特点，使其的故障率比较低。PLC的编程语言简单易学方便进行执行程度的更改。系统的自我诊断可以帮助维修人员快速的展开维修工作。

（三）PLC技术的灵活性。PLC技术采用了多样的编程语言，使其可以灵活的改变运行任务，拓展自身的使用途径。编程方便简单，可以灵活的设置生产程序和监控变量。

五、结束语

西门子的PLC技术在应用领域大量的结合了工业中的实践和成果，使PLC技术的应用范围和使用质量都得到了充分的保证。在冶炼生产领域西门子PLC技术依然发挥着重大的价值和作用，对此需要进行认真的分析和研究，使其更加适应相关领域的生产控制工作。

参考文献：

[1]刘天菊.西门子PLC技术在现代冶金工业上的应用[J].电子技术与软件工程,2017(9):121-121.

[2]王超,朱鹏远.基于西门子PLC的OPC技术在实验教学中的应用[J].工业控制计算机,2016,29(8):105-106.

[3]贺孚华,吕瑞.关于西门子PLC300的技术特点和应用分析[J].电子测试,2017(14):83-84.

[4]田忠贺.从电气自动化安全的角度分析西门子工业控制的PLC应用[J].中小企业管理与科技,2017(7):82-83.