PLC 技術在鉆機機械電氣控制裝置中的應用

姚湘琳，楊 豐，顏秉超

（渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

電氣控制裝置的正常工作與PLC 技術息息相關，靈活應用PLC 技術對于電氣控制裝置的研究與運行具有決定性意義。因此，有必要根據PLC 技術的措施和分類，說明其在工業生產中的作用，分析PLC 技術常見應用場景。

1 PLC 技術特點

（1）占用空間少。PLC 本身具有體積小、占用空間少等優勢。基于PLC 技術建立的電氣控制裝置能夠快速節省空間資源與傳統高能耗資源的使用量。PLC 技術體系相對靈活，因此可以在外界環境不變情況下靈活更換電氣控制裝置的位置，秉承自動控制理念實現對機電設備的監控工作，推動自動化控制理念的不斷深入。

（2）抗干擾能力強。通常情況下基于PLC 技術能夠建立結構復雜的集成電路，且該類集成電路在實際應用中體現出較強的抗干擾能力。在合理控制干擾因素的同時，為技術人員操作電氣控制裝置提供便利條件。

（3）檢測方便。應用PLC 技術設計鉆機機械電氣控制裝置時，能夠快速發現運行中存在的問題并快速上報技術人員。為技術人員判斷故障點、分析故障原因、建立全新方案創造契機。

2 PLC 技術分類

PLC 技術的應用是對傳統控制方式的革新，在電氣裝置控制領域表現出更強的性能、控制力與競爭力。將PLC 技術與鉆機機械電氣控制裝置等設施相結合，充分體現PLC 技術的優勢。目前，常見的PLC 技術包括FCS（現場總線控制系統）和DCS（分散控制系統）兩種類型。

2.1 FCS

該系統本質上屬于總線控制類型，是機械電氣裝置控制自動化與規范化的重要保證，在實際應用中表現出極高的使用價值。在FCS 內置結構中包括數量眾多的總線以及網路節點。將FCS 應用在機械電氣設備的內部結構中，可以顯著提升數據的準確性以及傳輸效率，對于提升生產過程執行效率大有裨益。網絡通信在電氣控制裝置體系中的作用非常關鍵，利用FCS 能夠實現更高質量的網絡服務以及電氣裝置在一定范圍內的革新。當前正在推進電氣控制裝置的智能化，合理利用FCS 對提升電氣裝置技術含量作用較大，方便工作人員以智能化方式控制管理鉆機機械設施，有效推動全行業發展。

2.2 DCS

在DCS 中充分體現集散控制思想，與FCS 往往共同結合使用，也是PLC 技術在電氣控制裝置中的典型應用。相比于FCS，DCS 在管理方式層面相對靈活，其工作原理充分體現分散與集中相結合的控制方式。使用DCS 的過程中，首先要分離裝置中的異常因素或危險因素并重點布控，通過實時監控確定裝置的穩定。DCS 的應用效果還體現在保證機械電氣裝置控制狀態層面。通過合理控制機械電氣裝置工作狀態，使電氣控制裝置一直保持在高效穩定的工作狀態。DCS 本身還承擔接收其他設施檢測數據的任務，監測站點在成功監測數據上報并傳輸數據，最終由DCS 接收。DCS 本身內置強大的數據分析功能，在接受大量監測設備實時上傳數據的基礎上對信息進行管理并應用，從而提升電氣控制裝置的工作穩定性。在電氣控制裝置工作中難免會發生故障，結合DCS 實現故障位置的分類，通過對故障位置的設定或調整，達到資源配置最大化效果。

3 PLC 技術設計

在鉆機機械電氣控制裝置中應用PLC 技術時，首先要設計完整的技術方案，為深入應用PLC 技術奠定技術。在應用設計方案前需要對其進行細致研究與驗證，保障技術設計方案能夠達到理想應用效果，充分發揮PLC 技術的現有價值。具體來講，主要包括確定技術類型、分析原理、設計控制系統和設計通信網絡等環節。

3.1 確定技術類型

在設計電氣控制裝置中首先選擇PLC 技術應用類型，通過精準的技術類型選擇實現電氣控制設計工作的良好開端。技術類型的確定要充分結合鉆機機械電氣控制裝置的自身特性并樹立精準的設計原則，從而保證選擇的PLC 技術類型合理可靠。已知常見的PLC 技術類型包括FCS 和DCS，其中，FCS 在電氣控制裝置的設計中表現出更好的性能，且本身具備相對完善的控制概念體系，FCS 技術結構簡單且工作原理清晰，技術應用中安裝相對方便，起到降低技術應用與裝置設計成本的效果。在使用FCS 技術的過程中應秉承靈活應用的理念，根據電氣控制裝置的運行效果，靈活調整技術使用方案，保證技術的使用恰到好處。鉆機機械裝置本身具有環境復雜、不確定性因素多等復雜工作特征，因此選擇FCS 技術時需要充分考慮鉆機作業中理論上可能發生的所有意外或問題，并針對每種意外場景做深入研究，保證FCS 技術的選擇有理有據。

3.2 分析技術原理并設計原理圖

原理圖在PLC 技術設計工作中發揮不可比擬的作用。技術人員在構建PLC 技術原理圖的過程中，首先形成相對抽象的設計思路，并以專業圖紙的方式形象展示設計思路，以切實可見的圖形展示相對抽象且難以用語言表述的理論思維內容。因此，原理圖本質上是對抽象思維的形象化展示。基于精準的原理圖便于開展對設計思路的回溯和檢查工作，及時發現控制裝置設計過程中的錯誤與不足之處，并通過修正使設計原理精準到位。

3.3 設計控制系統

在電氣控制裝置設計工作中，控制系統的設計顯得尤為重要，在整個設計工作中起到決定性作用。若控制系統設計出現偏差，會對電氣控制裝置造成顯著影響。因此在設計鉆機機械電氣控制裝置的過程中，需要明確控制系統的設計目標并嚴格把關每個環節，以設計高標準、高規范的控制系統為目標，對電氣控制裝置中每部分結構的職責和功能都要了如指掌。同時，充分考慮每項環節中的實際需求，在設計每部分功能中需要秉承針對性原則，確保控制系統各部分功能完善并使得控制系統真正滿足使用要求。對各環節中功能的總結與整合也是必不可少的步驟，結合電氣控制裝置的實際結構對每部分的功能與設計內容進行規范整合，從而形成性能優良且功能齊全的控制系統。

3.4 設計通信網絡

電氣控制裝置中的數據與指令傳輸依托通信網絡環境，因此在建立電氣控制裝置過程中需要構建高性能的通信網絡，高質量順利完成數據通信傳輸任務。鉆機機械控制裝置的智能化同樣通過通信網絡體現，完善的通信網絡可以顯著提升電氣控制裝置的智能化成分，以及機械設計中自動控制理念。電氣控制裝置工作過程中需要開展必要的監測工作，通信網絡的構建則為技術人員監測電氣控制裝置的運行狀態提供便捷手段，從而保證電氣控制裝置能夠合理穩定的長久運行。因此，在電氣控制裝置設計中需要高度重視通信網絡的設計工作，充分考慮通信網絡的各項標準要求，結合通信網絡部署環境以及實際情況實現合理布局，保證構建的通信網絡與電氣控制裝置的工作特性相吻合。在充分發揮電氣控制裝置基礎性能的同時，實現數據信息的穩定準確傳輸，有助于構建電氣控制設置內部的子網結構。

技術設計在PLC 技術應用中發揮重要的作用，技術人員應在充分分析并掌握機電設備工作性能與運行狀況的基礎上，結合設備的參數以及工作環境選擇合適的機電設備，為建立科學合理的電氣控制裝置設計方案奠定堅實基礎，增強電氣控制裝置方案的可操作性。技術人員在設計中要時刻關注機電設備的工作狀態，在保證機電設備穩定運轉基礎上，確保設計方案有序推進。

4 PLC 技術實際應用

4.1 空氣壓縮機

對空氣壓縮機機械功能的控制充分利用到PLC 技術，在傳統的控制體系中主要采取單片機控制方法，由技術人員發送指令實現對空氣壓縮機的控制。該控制方式操作相對繁瑣且執行效率偏低，將PLC 技術應用到空氣壓縮機控制體系，可以充分發揮PLC 技術在智能化層面的優勢，改變傳統人工控制方式。對空氣壓縮機的控制通過自動控制模式即可實現，顯著提升空氣壓縮機控制工作的快捷性和精準性，是對傳統人工控制體系的根本性革新。技術人員只需要按照系統反饋的指令進行必要的控制操作，減輕技術人員負擔，實現資源優化配置的作用。

4.2 開關邏輯

鉆機機械電氣控制裝置的結構中內置大量開關，且開關設置與電氣控制裝置的運行效果、運行狀態密切相關。若開關工作不正常或狀態不準確，會對電氣控制裝置的整體運行造成不利影響，降低電氣控制裝置的使用效率。利用PLC 技術控制電氣控制裝置的開關邏輯，可以提升操作電氣控制裝置的簡易性與便捷性。技術人員通過發送信息化指令即可操作電氣控制裝置的開關邏輯，進而實現對電氣控制裝置的工作控制，有效控制機械生產過程。PLC 技術的應用為技術人員操作開關提供了相對簡單的方式，機電設備在快速接收指令的基礎上快速應對各種工作場景，顯著提升運轉效率和生產效率。PLC 技術的應用顯著增強鉆機機械設備的精準度，在高效使用電氣裝置的同時實現對電氣控制裝置的保護效果。

4.3 應用舉例

以YZ-35D 型鉆機機械電氣控制裝置為例，說明PLC 技術的實際應用。在該型號的鉆機機械設備中內置專業的鉆進控制系統，其結構內核為SIMATICTI545 模板，包括鉆機運轉檢測、離心式砂石泵出水等分支系統。該類鉆機控制系統功能體系多樣化且適合較多工作場景。在結合使用PLC 技術的過程中，將信息化監控模式應用在YZ-35D 型鉆機機械設備中，進而更好地發揮PLC 技術在控制領域的優勢。

5 結束語

PLC 技術在電氣控制裝置體系中的價值不言而喻。技術人員在設計鉆機機械電氣控制裝置的基礎上，要注意結合PLC 技術，將PLC 技術中的可行之處與電氣控制裝置的日常工作相結合，最大程度發揮其價值，提升電氣控制裝置的工作性能。