試論機械電氣控制裝置中的PLC技術應用

摘 要：現代社會各個領域要想實現在激烈的市場競爭中取得優勢，就要不斷提升技術水平和管理水平，增進技術間的交流和融合。PLC技術是目前應用非常廣泛的控制技術，具有多方面的優點，PLC已經成為工業控制系統的標準設備，對工農業、制造業等行業起著巨大的作用。文章在對PLC和機械電氣控制系統研究的基礎上，進一步探討了PLC在機械電氣控制裝置中的應用。

關鍵詞：機械電氣；控制裝置；PLC技術；技術類型；發展趨勢

1 PLC的組成

PLC由CPU、存儲器、I/O輸出接口（輸入輸出接口、外部設備接口、擴展槽等）、外設備編程器及電源組成。通過控制總線、電源總線、地址總線和數據總線，PLC內部單元組成一個整體。在外部，則根據控制對象配置設備和采用適當的控制策略構成一個完整的PLC控制系統。PLC根據結構可分為固定式和模塊式兩種。

2 PLC的主要優點

2.1 占用空間少、比較輕。通常可編程序控制器不需要占用太大的空間，微型的控制器它的底盤長度甚至不足一百毫米，也僅僅只有不到一百五十克重量，與此同時它耗費的能量也特別少，十瓦以內，占用空間少。

2.2 可以運用的范圍廣泛。可編程序控制器可以運用于或大或小的機械電氣控制體系里面。它不僅僅擁有著簡單的邏輯思維能力，來解決日常問題，而且有相當一部分的可編程序控制器還進行運算。最近幾年，可編程序控制器技術還在不斷的完善過程中，可以投入使用的領域在逐漸變大，越來越受到機械電氣控制行業的歡迎，成為微電子控制市場的重點產品。

2.3 PLC控制系統十分可靠。在可編程序控制器的整個體系當中，運用很多的集成電路工藝，這在一定程度上說明了它內部結構的穩定性，另外在生產產品的過程中也是運用到了現代化的生產技術，在這兩者的雙重保障的情況下，PLC控制體系也就十分的可靠，對于運行過程中可能碰到的問題有一定的解決能力。除此以外，當系統中的硬件發生問題時，可編程序控制器能及時發現并告知使用者。

3 當前機械電氣控制現狀研究

隨著計算機技術的快速發展，其信息存儲功能和處理功能的強大優勢使其不斷被運用于工業控制領域，取得了驚人的成果，使工業操作基本上實現向自動化和智能化的飛躍。90年代之后，自動化技術進行了三次大的技術革新，前兩次的技術革新對象主要是微電子處理技術、模擬信號電子裝置、大型電子信息輸入/輸出控制系統等。第三次技術革新的主要內容則是現場總線技術和復合化的多功能控制系統。PLC技術的發展一直伴隨著控制系統的技術革新，不斷地進化和提升，使其運算速度、處理功能和控制水平等都有了較大提高。在與生產制造和工業控制技術相結合過程中，逐漸實現了電氣—儀表—計算機控制一體化。到目前為止，基于PLC技術的PID回路控制系統已經被大量運用于對產品生產過程的控制中，取得了良好的效果。此外，同樣以PLC技術為基礎的DCS控制系統也正在迎來其繁盛期。

4 PLC控制技術類型

PLC技術在產品生產中的應用以DCS（集散控制系統）和現場控制系統（FCS）為主。

4.1 集散控制系統。DCS主要用于控制危險性分散、顯示集中和管理。它通過信息技術、自動控制技術和通訊技術，借助特定網絡將生產部門的控制主站、監測站互聯，統一調度、集中管理。DCS的結構主體包含三個部分：通信總線、顯示裝置和控制系統。它的設計原則是“信息集中、危險分散”，將信息高度集中化，同時對生產全過程的管理進行優化。

4.2 現場總線控制。FCS控制系統是一個通信網絡，它將智能現場設備、數字式、雙向傳輸、多分支結構互聯，支持多節點、總線式、雙向全數字通訊。FCS由底層infranet網絡、控制節點、現場環境等部分構成，形成一個完整的分布式控制體系。現如今，FCS在工業自動化領域得到了越來越多的關注。

變量出現，如溫度、速度等模擬量的產生，對工業生產的實際活動造成一定的影響。PLC控制技術的運用，使得模擬量能夠實現數字化的轉換模式，使得控制器能夠對其進行有效的控制。

4.3 集中式控制系統。該控制系統主要是由一臺功能強大的中央PLC堅實系統和多個設備組合而成，并且形成一個中央集成式的計算機控制系統。在該系統中，不同的設備之間能夠通過適當的方式和運行順序形成一個由中央PLC統一處理的程序，由此可見，這種集中式的控制系統相比單一的控制系統，具有成本低、運行效率高的特點。同時也存在弊端，如果其中的某一個控制對象的程序需要改變時，則需要就將整個控制PLC控制系統停止運行，導致其他的控制對象也不得不停止運轉。

4.4 分散控制系統。在該系統中，PLC控制系統中的每個控制對象都是分別處理的，而且每臺PLC控制器之間都能夠通過有效的信號傳輸而實現內部網絡的連鎖反應來完成控制任務，或者是由上位機將傳輸信號通過總線進行傳遞。在分散控制系統中，使用的機械控制方式是多臺機械生產線控制的方法，在不同的生產線之間使用相應的數據進行連接，不同的控制對象有分別控制的PLC控制，如果其中的某一臺PLC需要停止運轉，不會對其他的控制器產生影響。近年來，隨著科學技術的不斷發展，能夠將PLC與過程控制進行有效的結合，這樣則更好的實現了底層控制任務。

4.5 運動控制。通過PLC技術能夠實現對圓周運動或者是直線運行的有效控制。在控制系統中，傳統的控制模式直接作用于傳感器以及執行機構，而新型的控制系統則可以通過運動控制模塊來實現。比如對于多軸位置控制模塊以及可驅動步進電機的運用等，同時PLC也廣泛運用于機器人、機床等多種控制系統中。

4.6 數據處理的運用。在PLC控制系統的數據處理中，具備了數據傳送、轉換以及運算等多種操作功能，并且能夠有效的完成數據的采集與分析。這些數據被存儲于系統中的存儲器，對于設備的正常運轉有著一定的參考價值，以此作為數據操作的依據。在存儲器中的數據，能夠通過PLC的通信功能傳輸到智能裝置中。

5 PLC技術未來發展趨勢

PLC在現場總線控制系統中的應用較為普及，作為擁有最新技術成果的控制系統，PLC成功突破了DCS具有的通信限制，此外，還能將其進行調整，使其成為全分布式結構，實現了控制的現場化。PLC在機械電氣控制方面的主要發展趨勢將是向著開放化、數字化和分散化的方向邁進。PLC作為數字通信網絡的基礎能夠很好地將作業現場和控制裝置進行連接，實現了實時化的精確控制。因此，未來的PLC控制系統的主要功能將不僅限于基層控制，而是成為一種更加開放、全新分布式的復合化控制系統。所有這些發展趨勢將使其成為自動化控制系統上的前沿技術和熱點領域，從而得到長足的發展。

6 結語

目前，由于機械電氣控制系統的日趨完善，可編程序控制也相應的得到普遍使用。這當然也包括控制器本身極高的性價比的原因在內，而且在一定程度上加快了工業自動化的發展。與此同時，生產成本不高等其他的方面優點很多，在這樣的情況下，PLC技術也就變成了現在機械電氣控制體系當中的基礎設備，帶動了我國工業化的進步。

參考文獻

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作者簡介：羅家文，身份證號碼：440881198706265116。