PLC自動化技術在機械電氣控制中的應用

劉慶梅

摘 要：隨著科技的不斷發展與進步，我國在機電領域的發展取得了令人矚目的成就。其中機械電氣系統裝置的發展離不開機械結構的設計與對控制理論的研究，機械結構是系統裝置的骨架，控制理論中相關算法的優劣直接影響電氣控制能力水平。機電系統裝置是計算機技術與自動化技術相結合，并運用機械原理知識的多學科理論交叉的實際應用產物。

關鍵詞：PLC自動化技術;機械電氣控制;應用分析

引言：隨著社會經濟發展，傳統的機械生產模式難以滿足當前生產發展的需要，在這樣的背景下，各種類型的電氣控制裝置系統被研發出來， 并投入機械電氣的實際生產中，為推動機械電氣行業的發展做出了重要貢獻，特別是PLC技術，以其獨特的優勢被廣泛應用于各類型的控制系統中。

1 PLC 自動化技術相關內容概述

應用PLC技術不僅能充分發揮其數據信息的功能及作用，更能立足于使用方的需求進行后期編程處理，甚至可直接利用各種程序完成相對復雜的運算任務。同時，接口應用PLC技術能滿足輸入流程模塊與輸出流程模塊間搭建穩定鏈接關系的要求，大幅度提升機電設備管理的有效性[1]。在PLC技術發展初期，其作用與繼電器一致，往往被視為繼電器管理平臺的替代，直至PLC技術得到研究深入后，其技術優勢及使用功能日趨豐富與完善，被廣泛應用于機電設備控制領域之中，能改進機電控制設備運行流程的不足。由此可見，結合機械電氣控制的特點，合理科學地應用PLC自動化技術非常關鍵。

2 PLC 技術在機械電氣自控制原理

PLC由可實現代碼編程進行邏輯運算的存儲器以及輸入輸出接口組成，采用掃描和中斷的工作方式，在計算機中進行編程操作，將寫好的代碼燒錄到PLC存儲器中。PLC在控制過程中主要應用輸入模塊和輸出模塊， 輸入模塊用來連接PLC的輸入信號，接口是模塊輸入端。輸出模塊用來連接PLC直接控制的電子元器件，接口是模塊的輸出端。這是PLC硬件層面的結構原理[2]，PLC硬件由電源、微處理器CPU（包括可讀存儲器與可寫存儲器兩種組件）、輸入模塊硬件裝置、輸出模塊硬件裝置組成。軟件層面就是用戶自己去編寫程序進而實現自身需求的功能。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。

3 PLC 技術在機械電氣控制中的具體應用

3.1 在煤炭電氣自動化控制中的應用

就煤炭工程中的機械電氣自動化設備應用來看，其中的礦井運輸系統中就對PLC技術進行了應用，這一運輸系統自身的分布點線比較廣泛，借助PLC技術裝載機械充當施工生產現場的主力控制元件，能夠實現多個PLC 系統的連接，構建一個完整的數據傳輸系統網絡，對于有相應的系統規模和部分進行自動控制，還能夠實施對系統內部相關部分和設備的動態監測管理。借助PLC技術應用，還能夠針對相應的生產工藝流程對相關系統控制器的邏輯程序進行適當調整，針對監控系統中的相關項目數據參數進行轉換，進而實現針對礦井管理信息系統的有效控制目標。這樣在系統運作的過程中，只要有故障問題出現，PLC技術就能夠通過設定相應的操作權限對各個控制站的子系統操作員進行轉移和控制操作[3]。

3.2 故障排查功能

即便機械電氣設備的維修及保養水平日趨成熟，但是部分企業對于機械電氣設備維護的重視程度遠遠不夠，再者多數機械電氣設備長時間處于高負荷運轉作業狀態，極易出現設備運行障礙。一旦出現生產方面的故障則可能造成生產停滯的局面，從而影響企業的經濟效益。靈活運用自動化技術手段，則能夠顯著提高設備設施的故障處理效率。此外，應用PLC技術時，可以通過設定參數及設計程序的方法，及時檢測其運行狀態，充分發揮其排除故障的作用，大幅度提高生產的安全性及可靠性，保證故障處理效果。

3.3 PLC技術應用于電子實用裝置

生產廠商通常將他們設計成體積小、重量輕、功耗低的裝置，這樣將方便將PLC電子裝置安裝在各種不同的機械電子裝置上，目的是為了方便用戶操作使用。以上做法對于實現工業機電一體化十分有利。PLC技術在機械電氣控制系統中的廣泛使用，使這些安裝有PLC電子裝置的機械電氣控制系統具有包括與或非邏輯門的運算處理等眾多實用功能。此外，高速計算機的產生與發展推動了PLC技術的硬件升級，使CPU的存儲器容量更大，運算能力更快，穩定性更強。機電控制系統采用了許多的集成控制電路技術，這種技術生產不需要耗費大量資源與成本，并且內部電路的基本性能十分優越，穩定性和魯棒性都十分強大，具備極強的抗干擾能力，這種抗干擾能力主要體現在，如果輸入信號中存在外界干擾信號，這種外界干擾信號主要是由機械振動產生的噪聲信號，那么該系統的波形經過短暫變動后很快就會恢復到之前的穩定規律的波形，不會長時間影響輸出信號導致系統崩潰。另外，如果系統出現問題，計算機不僅會第一時間發出警報，還可以自動檢測出問題所在，檢測的方式就是通過不同硬件的輸入和輸出信號的波形圖來檢測。

3.4 內燃機車的運行

在內燃機運行的過程中，各種指數也會出現一定的變化，這些數據指標的變化在一定的范圍內是安全的，同樣，如果在運行的過程中，各種指標數據出現異常，就會給內燃機車的運行帶來巨大的安全隱患，所以通過PLC技術對于內燃機車的運行中的各種參數進行及時收集，幫助操作員對機械整體的運行情況有清晰的了解。在利用PLC技術對于內燃機進行控制的過程中，內燃機車的柴油機械能通過液力傳動箱中的渦輪輸出功率，在機車運行的過程中，通過把液力傳動箱的油路的改變來改變機車的運行狀態，比如前進還是倒退，在內燃機車的運行中，油路的控制工具是滑閥， 滑閥的動作是由氣壓驅動，所以在控制器上的電控閥門就是控制機車運行的最主要的工具，所以在運用PLC技術對于內燃機車進行控制的過程中， 必須要保證信號源的接電，司機控制臺接電，同時油壓與水溫等等都不能超過相關的標準，這樣才能保證機車的平穩安全的運行。

3.5 基礎控制系統

基礎控制系統是機械電氣裝置的基礎性組成部分，而應用PLC自動化技術必須以基礎控制為切入點，全方位分析機械電氣裝置的運行流程及控制方式，再結合基礎控制系統，兼顧其所需承擔的工作任務，進行PLC技術設計，形成切實可行的設計方案后，根據設備間差異性，滿足自動化控制不同設備基礎系統的要求。同時，設備類型不同，其運行狀況及基礎控制系統的運行方式也不盡相同。因此，運用PLC技術時，相關技術人員必須提前掌握不同電氣設備及運行模式等基礎信息，盡量在方案設計前期全方位了解及掌握設備的數量及運作背景，并且在明確基本信息后開展圖紙設計。

結束語：綜上所述，PLC技術的使用對于機械電氣的使用有著十分重要的作用，本文的研究基于內燃機的案例進行分析，通過分析PLC技術在內燃機車的數據收集，機車運行以及運行優化，緊急制動等等方面進行研究，找到PLC技術在機械電氣中使用的要點，隨著我國科學技術的不斷發展，還應該不斷的嘗試利用PLC技術到各個行業之中，通過針對性的利用各種全新的技術到生產之中，實現生產效率的提升，為我國的智能生產做出更多的有益的嘗試。

參考文獻：

[1] 甄帥，王小東.自動化技術在機械設備控制中的應用分析[J].內燃機與配件，2019，（17）：222-223.

[2] 王燕，高剛毅.淺談PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用[J].南方農機， 2018，49（21）：184-185.

[3] 錢海軍，姜蘇蘇.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用[J].電子世界，2018， （18）：187+189.

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