PLC技術(shù)在鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用

彭瑞林

摘 要：PLC技術(shù)是一種先進(jìn)的控制技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域中都有著非常廣泛的應(yīng)用，其中不僅包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)，還包括了電氣自動(dòng)化方面的相關(guān)知識(shí)，具有非常強(qiáng)大的功能。PLC技術(shù)可在鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用，能夠提升其控制能力，確保裝置作用的充分發(fā)揮從而達(dá)到鉆機(jī)節(jié)能、增效、提高可靠性的目的。文章結(jié)合PLC技術(shù)的概念和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機(jī)械電氣控制裝置；設(shè)計(jì)；鉆機(jī)；應(yīng)用

前言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得社會(huì)逐漸進(jìn)入了信息化時(shí)代，電氣化工程在發(fā)展過程中呈現(xiàn)出三個(gè)主要方向，即信息化、數(shù)字化和智能化。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械電氣控制裝置中存在的可靠性差、后期維護(hù)頻繁等問題，PLC技術(shù)具備更加明顯的優(yōu)勢，雖然系統(tǒng)復(fù)雜，但是操作非常簡單，對(duì)于操作人員的要求不高，而且具備良好的抗干擾能力，特別是可以使得本單位的GW系列大口徑工程鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置的功能更加完善，推動(dòng)設(shè)備的持續(xù)更新。

1 PLC技術(shù)的優(yōu)勢

PLC是對(duì)Programmable Logic Controller的簡稱，即可編程邏輯控制器，是指采用可以自主進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器，對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行存儲(chǔ)，從而執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)等面向用戶的指令，也可以通過數(shù)字或者模擬式的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)過程的有效控制，有效解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的接線復(fù)雜、靈活性差、可靠性低以及能耗高等問題。

PLC技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢：一是體積小、質(zhì)量輕，不會(huì)占據(jù)大量的空間，而且能耗極低，在實(shí)際應(yīng)用中比較方便，可以根據(jù)實(shí)際需求，隨時(shí)更換位置，有助于實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣的有效融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制；二是應(yīng)用范圍廣，PLC對(duì)于機(jī)械電氣控制裝置的體積并沒有太多的要求，憑借其自身的邏輯思維能力，能夠?qū)Ω鞣N問題進(jìn)行解決；三是抗干擾能力強(qiáng)，通過大量的集成電路，能夠有效抵抗各種干擾，提升機(jī)械電氣控制裝置的整體性能，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械工程的持續(xù)發(fā)展；四是自我檢測功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置中存在的問題和故障，向工作人員發(fā)送報(bào)警信息，使得其能夠了解故障產(chǎn)生的位置和原因，對(duì)其進(jìn)行有效處理[1]。

2 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用

2.1 技術(shù)類型

將PLC技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械電氣控制裝置中，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械電氣裝置在電氣控制方面存在的不足，提升其應(yīng)用水平和自動(dòng)化控制性。從目前來看，在PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用，包含兩種不同的類型：

（1）FCS系統(tǒng)：FCS即現(xiàn)場總線控制，可以促進(jìn)機(jī)械電氣裝置的自動(dòng)化和智能化，具有良好的應(yīng)用效果。FCS系統(tǒng)屬于一種總線式、雙向、多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)闄C(jī)械電氣裝置提供一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提升數(shù)據(jù)傳輸效率，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化。簡單來講，在機(jī)械電氣裝置中，F(xiàn)CS系統(tǒng)的應(yīng)用主要是提供一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使得裝置能夠在網(wǎng)絡(luò)的支持下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和智能化控制，提升其應(yīng)用效果。

（2）DCS系統(tǒng)：DCS指集散型控制系統(tǒng)，與FCS一樣，都是PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的一種應(yīng)用形式。DCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣控制裝置的分散式控制和集中式管理，對(duì)裝置中的危險(xiǎn)部分進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)督和控制。換言之，DCS系統(tǒng)的作用，是確保機(jī)械電氣控制裝置運(yùn)行的高效性、穩(wěn)定性和安全性。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，DCS系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測站和現(xiàn)場控制站的相關(guān)信息進(jìn)行接收、處理和整合，使得控制裝置能夠保持一個(gè)良好的狀態(tài)，在裝置出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員可以在第一時(shí)間獲知，同時(shí)對(duì)故障部分進(jìn)行分散，對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整，確保裝置的正常運(yùn)行[2]。

2.2 技術(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工作是確保PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用的必要環(huán)節(jié)，只有通過合理有效的設(shè)計(jì)，得到切實(shí)可行的應(yīng)用方案，才能夠確保PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中作用的充分發(fā)揮。

（1）技術(shù)類型確定：對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用類型進(jìn)行確定，是PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置設(shè)計(jì)的首要工作，也是整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展開的基礎(chǔ)和前提。為了保證PLC技術(shù)的有效應(yīng)用，應(yīng)該充分考慮機(jī)械電氣控制裝置的具體情況和應(yīng)用需求，對(duì)技術(shù)類型進(jìn)行合理選擇。相比于DCS系統(tǒng)而言，F(xiàn)CS系統(tǒng)的適用性更強(qiáng)，具有功能多樣、應(yīng)用簡單、安裝方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。需要注意，PLC技術(shù)類型的確定是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，必須經(jīng)過全面深入的分析鉆機(jī)在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)的各種可能性，確保選擇的合理性。

（2）原理圖分析：構(gòu)建相應(yīng)的原理圖，可以將設(shè)計(jì)思想以圖紙的方式體現(xiàn)出來，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行清晰的展示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的不合理的部分，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。在基于PLC技術(shù)的機(jī)械電氣控制裝置中，需要關(guān)注的重點(diǎn)集中在主電路、控制電路、信號(hào)以及保護(hù)環(huán)節(jié)等，而在對(duì)原理圖進(jìn)行分析時(shí)，需要關(guān)注以上幾個(gè)方面的內(nèi)容，提升原理圖的應(yīng)用價(jià)值。

（3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要得到足夠的重視。為了在有限的時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)出最為合理的PLC控制系統(tǒng)，需要保證設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和可靠性，以PLC控制系統(tǒng)各個(gè)功能的應(yīng)用步驟，對(duì)其功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將各個(gè)部分的設(shè)計(jì)組合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)[3]。

（4）通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（已在工程設(shè)備領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用）：通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)能夠確保信息數(shù)據(jù)的有效傳輸，是實(shí)現(xiàn)基于PLC技術(shù)的機(jī)械電氣控制裝置自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵，也有利于對(duì)設(shè)備使用情況的有效監(jiān)控，保障設(shè)備的安全和可靠使用。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)的整體環(huán)境，以及機(jī)械電氣裝置對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求，確保設(shè)計(jì)的合理性，設(shè)計(jì)出科學(xué)有效的高層子網(wǎng)配置、中層子網(wǎng)配置，以及其他支持通信網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)配置。

2.3 技術(shù)應(yīng)用

這里以本單位的GW系列大口徑工程鉆機(jī)中的GW20型鉆機(jī)的鉆進(jìn)控制系統(tǒng)為例，對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。本單位的GW20型鉆機(jī)，選擇采用SIMATICTI545模塊為內(nèi)核的鉆進(jìn)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)包括了多個(gè)子系統(tǒng)，如鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、存儲(chǔ)進(jìn)尺系統(tǒng)、離心式砂石泵出水系統(tǒng)、PLN型立式泥漿泵注水系統(tǒng)等，可以對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、進(jìn)尺、反循環(huán)排渣、存儲(chǔ)及正循環(huán)壓漿監(jiān)測等。想要將PLC技術(shù)應(yīng)用在如此復(fù)雜的系統(tǒng)中，需要以底層PLC控制結(jié)合上位機(jī)監(jiān)控，通過相互組合，保證PLC控制功能的有效發(fā)揮。具體來講，是在三個(gè)集控系統(tǒng)控制單元中，設(shè)置相應(yīng)的PLC主機(jī)，以位于鉆機(jī)上的PLC主機(jī)為中心機(jī)，連接其他兩臺(tái)PLC主機(jī)，并且兩臺(tái)主機(jī)相互獨(dú)立，互不干涉。利用PLC主機(jī)，可以對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行信息進(jìn)行收集，并通過通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)絇LC主機(jī)中，通過主機(jī)對(duì)構(gòu)成集控系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)鉆進(jìn)全過程的自動(dòng)化和智能化運(yùn)行。

3 結(jié)束語

總而言之，在PLC技術(shù)中，集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于不同類型的電氣控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的智能化和自動(dòng)化，提升其應(yīng)用效果，減少機(jī)械電氣控制裝置運(yùn)行中的故障，保證裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)于相關(guān)技術(shù)人員而言，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的深入研究，對(duì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，確保PLC技術(shù)功能的充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

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[3]常宇，劉瑞杰.有關(guān)PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械電氣控制裝置的探究[J].黑龍江科技信息，2015（24）：135.