PLC技術及其在機械電氣控制裝置中的分析

海軍航空工程學院青島校區 唐元恒 張 玎 王占勇 劉振崗

PLC技術及其在機械電氣控制裝置中的分析

海軍航空工程學院青島校區 唐元恒 張 玎 王占勇 劉振崗

計算機技術和自動化技術的迅速發展和廣泛應用，為機械生產加工方式的改革創新提供了技術支撐，機電一體化已經成為機械電氣控制系統必然發展方向。作為機電一體化中的核心技術，PLC技術具有抗干擾能力強、功能強大、運行穩定、適應性強等眾多優點，在提高機械電氣控制裝置工作性能和運行能力方面，發揮著不可替代的作用。通過對PLC技術在及其在機械電氣控制裝置中的應用加以分析，可以確保其應用優勢的有效發揮，對推動我國機電一體化發展和進步意義重大。

PLC技術；機械電氣控制裝置；FCS；DCS；設計應用

傳統機械電氣控制系統自動化水平較低，不僅無法保證系統控制的精準化，影響機械生產效率和生產質量，而且還需要大量的人力資源人工操作控制系統，人類工作強度較大。將PLC技術應用于機械電氣控制裝置中，可以實現對傳統機械電氣控制系統的優化和改進，對于提高系統控制水平和控制力度是非常重要的，加快了機械電子控制技術的發展和進步。并且，隨著對PLC技術研究的不斷深入，該項技術變得越來越成熟，已經被廣泛應用于整個機械電氣控制領域，其實用價值得到了充分體現。

1.PLC技術簡要介紹

要想實現PLC技術在機械電氣控制裝置中的有效利用，確保其應用價值的充分發揮，就需要先了解其基本組成以及主要特點。

1.1 PLC結構組成

PLC的中文名稱為可編輯邏輯控制器，其實質是一種計算機，通過在可編程存儲器中設定運行程序和運算邏輯，能夠自動完成數據信號的采集、傳輸、分析，然后根據用戶發出的指令，對機械運行方式和工作狀態進行調控，進而完成整個生產加工過程。PLC結構組成主要包括電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等幾部分，在這幾部分的相互配合下，實現對外部連接設備的控制。

1.2 PLC技術特點

PLC技術優點眾多，首先，可編程邏輯控制器的質量較輕、體系較小，使用和維修都比較方便，而且還能夠根據機械特點，對邏輯編程進行修改，實現與不同類型系統的良好對接，適用范圍較廣。其次，可編程邏輯器功能強大、性能優良，能夠實現對較為復雜系統的自動化控制，性能價格比要優于繼電器。另外，PLC是借助計算機軟件實現對系統的控制的，所用到的硬件元件數量較少，系統具有較強的抗干擾能力，大大減少了系統運行故障現象，運行穩定性較強。PLC技術的眾多優點，使得其在機械電氣控制裝置中具有較大的應用優勢[1]。

2.PLC技術在機械電力控制裝置中的應用類型

根據控制技術特點的不同，可以將PLC技術在機械電力控制裝置中的應用類型分為兩種，包括集中式控制系統和分布式控制系統兩種，要想實現PLC技術的有效應用，需要對兩種應用類型進行詳細分析。

2.1 集中式控制系統

集中式控制系統又叫做現場總線型控制系統，英文名稱簡稱為FCS，通過利用通信技術，將系統中組成中的所有硬件設施及軟件系統加以有效連接，形成一個整體結構，能夠時時獲取現場情況，進而加以有效控制。FCS具有較高的開放程度，并且可以實現雙向互動操作，是當前機械電氣控制中比較常見的系統形式。現場環境、通信網絡及通信節點，都是FCS系統中的重要組成，在設計應用FCS系統時，需要嚴格遵循總線標準，并對各種數字化智能設備加以科學配置，才能實現對現場信息的采集、傳輸及處理。

2.2 分布式控制系統

分布式控制系統又叫做集散型控制系統，英文名稱簡稱為DCS，是從集中式控制系統發展而來的。分布式控制系統通過構建完善、全面的通信網絡，將所有設備及監測控制節點加以連接，在管理中心對所有信息進行統一處理，然后再根據各個設備的實際工作情況，結合信息處理結果，將運行質量反饋傳遞到各個設備，實現對系統內各個節點的單獨控制，既能夠保證信息處理的高度集中化，又可以加強對所有運行環節的管理力度，系統控制性能更加穩定、可靠。DCS系統組成主要包括三個層級，分別為過程級、操作級和管理級，系統控制功能的發揮，需要依靠過程級來實現，包括過程控制站、I/O單元和現場儀表等幾部分；而操作級的主要作用是，通過可視化操作界面完成具體操作動作；管理級主要是指工廠管理信息系統，是DCS系統中更為先進的技術。

3.PLC技術在機械電力控制裝置中的設計應用

在機械電力控制裝置中應用PLC技術時，需要詳細的分析，才能確定最佳應用方案，對系統起到更好的控制作用，確保PLC技術應用優勢的充分發揮。

3.1 科學選擇PLC技術應用類型

因為PLC技術包括FCS系統和DCS系統兩種應用類型，兩種應用類型有著不同的特點，適用范圍也存在一定的區別，所以，在機械電力控制裝置中應用PLC技術時，需要選擇最為合適的一種應用類型，進而才能實現預期應用效果。在實際應用過程中，應先對機械電力控制裝置的運行特點進行全面分析，明確系統控制具體需求，對PLC技術兩種應用類型的具體應用效果進行預測分析。然后在從系統的設計應用成本、操作和維護難度、電能消耗情況等進行綜合對比，選擇最為合適的一種。總體來說，FCS系統相比于DCS系統，在各方面都具有一定的優勢，所以，FCS系統在機械電力控制裝置中的應用更加廣泛。

3.2 深入分析PLC技術原理圖

在確定具體的應用類型之后，就需要對其技術原理圖進行全面、細致的分析。首先，需要將系統結構示意圖在圖紙上繪制出來，熟悉所有系統中所有設備及控制元件等裝置，并對工作原理及工作流程加以詳細描述，明確機械電力控制系統設計思路。其次，結合機械電力裝置運行特點進行重點考慮，注意系統設計中的各處細節問題，制定科學設計方案，將不滿足控制需求，或者不符合實際情況的環節加以排除。最后，還需要對設計方案進行多次檢查核對，找出設計不合理的地方并加以調整修正，確保設計原理的科學性，提高設計方案的可操作性。

3.3 科學選擇系統設計技術

系統技術的選擇與設計，是實現PLC技術在機械電氣控制裝置中有效應用的最后一個環節，同時也是最為重要一步工作。只有選擇最為合適的系統技術，并嚴格按照系統原理圖及設計方案開展設計工作，才能確保控制系統工作性能的良好性，使機械電氣控制水平得到實質性提高。

3.4 PLC技術的設計應用實例

為了解PLC技術在機械電氣控制裝置中的具體應用，以選煤控制系統為例對其進行分析。煤炭生產系統主要由進料系統和配料系統兩部分組成，其中配料系統的主要功能是對原料進行篩選分類。為提高原料篩選分類效率和精準度，可以在配料系統中應用PLC技術，通過在系統中裝設PLC主機，對個系統信息數據的收集，然后再將得到的數據反饋傳輸到PLC主機上，利用CPU對信息進行處理以及整合，再通過主機對構成所有構成集控系統的子系統進行自動控制，從而實現智能化、自動化、科學化的進行選煤工作。

4.結束語

機械生產加工控制要求的不斷提高，以及數字技術的不斷成熟和完善，都促進了PLC技術在機械電氣控制裝置中的廣泛應用，機電一體化已經成為機械生產加工的必然發展趨勢。通過對PLC技術的應用類型，以及具體應用策略進行分析，可以為該項技術在機械電氣控制裝置中的有效應用提供理論依據和技術指導，對于其應用優勢和應用價值的充分發揮具有重要意義，可以有效改善機械電氣控制裝置的工作性能，增強對機械生產加工的控制力度。

[1]王均斌.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用分析[J].山東工業技術,2015(15:259-259.