PLC在機械電氣控制裝置中的應用

汪 蕓

（江蘇省張家港中等專業學校，張家港 215699）

工業化生產技術的不斷革新與發展，使得我國智能化的機械管理能夠更好地提升設備運行的穩定性。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）能夠更好地實現集散與總控的線路布設模式，將機械設備的運行與設備管控結合，在多個機械設備同時運行和復雜的電氣系統管理中具有顯著優勢，是促進工業生產現代化發展、機械設備無人化和智能化管理的重要技術手段之一。

1 PLC的概念和優勢

1.1 PLC的概念

PLC是隨著機械化與自動化生產的快速發展而發展的新的計算機控制技術，可以通過獲取當前設備的運行狀態信息進行快速對比分析，并利用軟件系統的編輯功能發出相應的操作指令，使整個過程更加高效

便捷。PLC主要通過計算機端口連接的方式實現串聯，通過不同的軟件設計有效提升機械設備運行管理的多樣性和功能服務的全面性[1]。

1.2 PLC的優勢

PLC具有靈活的布線方式，在應用和管理上具有明顯的優勢。特別是其內置的存儲器，可以全程記錄機械電氣設備的運行過程，更好地開發個性化的管理與服務功能。PLC依靠計算機中央處理器（Central Processing Unit，CPU）完成海量數據信息的對比和處理，控制效率更高效，特別是在一些緊急操作的情況下，能夠實現快速響應。PLC系統中集成的輸入/輸出（Input/Output，I/O）接口和機械電氣系統、計算機管理系統等具有較好的兼容適配性，將其加載在原有的機械系統中十分簡便，不會對原有的設備布線造成重大影響，且新的功能完全可以通過軟件編程方式進行升級更新，整體應用成本更加可控，因此得到了廣泛應用[2]。

2 PLC控制系統的線路布設類型

2.1 集散控制系統

集散管理是指在眾多機械設備共同運行的過程中，按照終端分散連接方式對其展開統一管理，通過不同的模塊劃分提升機械電氣管理工作的有效性。在集散控制系統中，通過計算機和通信等技術將PLC和機械設備連接。當出現控制網絡交叉時，可以從系統的軟件設備方面進行優化，使其能夠分別完成不同設備的監控管理需求。集散管理系統中的集成化應用主要是指各個模塊的信息在統一回傳和處理時需要通過中控平臺和CPU進行分析，利用其高效的運算能力提升系統的控制效果[3-4]。

2.2 總線控制系統

總線控制的PLC系統的布線方式在實際工業生產中應用廣泛，特別是對于大規模的設備集成化管理，可以精確地通過總線和模塊的連接方式高效控制每個終端設備，具有高精度和高運行效率的控制優勢。當PLC系統需要響應某個操作指令時，只需要總線和對應設備連接線路，就可以有效規避原有繼電器控制過程中數百根線路同時通路才能實現的缺點。控制時選擇不同的線路響應可以滿足不同的操作指令要求，減少了機械化生產管理的運行成本，提高了相關企業的經濟效益。

3 PLC在機械電氣控制裝置中的應用分析

3.1 優化基本控制

應用PLC前，必須明確該機械電氣生產系統的運行特點和實際功能，確保系統的基本控制邏輯結構更具科學性。PLC系統信息交互功能實現的過程中會涉及一些其他網絡線路的規劃和設計，例如在系統的人機交互界面設計中需要提前編制對應的操作軟件，將相關的指令內容和信息傳輸至控制計算機[5]。在數控（Numerical Control，NC）控制端匯合主控制器和機械設備控制間形成較好的銜接，一般會考慮通過總線連接方式優化控制效果，確保數字信息有效輸出。在CPU處不僅需對PLC系統、設備運行信息的分析處理和控制器形成并聯模式，還需要內置存儲卡保留PLC系統的諸多運行信息，一旦發生故障，可為技術人員提供參考。

3.2 建立中控模式

中控管理模式不僅能夠更好地滿足大規模機械電氣系統的管理應用需求，而且可以為企業節約人工管理成本。技術人員只需要在中控平臺內監控總臺數據反饋的信息，就可以較好地掌握當前設備的運行狀態。PLC中控平臺的建立和車間內的設備分布、模塊劃分以及線路布設等存在緊密聯系，需要將PLC系統內的線控接口與機械電氣系統中的運行線路有效連接，確保兼容后更好地實現數據信息的雙向交互[6]。相較于各模塊單一線路管理的運行模式，中控系統通過較為復雜的線路布設可實現管理上的節約與高效，滿足了自動化生產的管控需求。

3.3 調整邏輯系統

邏輯響應是PLC系統實現管控功能的重要前提，在編制過程中必須先明確機械電氣設備的運行特點，如不同的動力驅動模式都有可能影響系統的信號運行傳遞。機械電氣設備的模擬信號和數字信號控制在PLC系統的邏輯編程設計上存在較大差異。對于模擬信號量的等效判斷會直接影響開關指令的有效性，因此必須提前根據實際需求調整測算[7]。只有明確控制量，才能夠更好地編制PLC系統的軟件邏輯。在不同的PLC系統線路規劃過程中，可能存在模塊連鎖問題。因此，必須重視抑制其中的運行干擾信號和優化接地保護，有效避免誤觸和斷電等情況造成的PLC系統數據處理邏輯混亂。

3.4 強調功能物聯

隨著物聯網的快速發展，PLC系統能夠更好地實現系統內各個機械電氣設備的運行維護和管理。每個設備都是PLC系統的重要響應終端，對提升管理效率具有積極影響。例如，在集散系統中，每個機械電氣設備都能夠通過通信網絡和管控平臺建立對應的通路，有利于更好地發展信息雙向交互的特點，且機械電氣設備的運行與不同的工業生產流程之間能夠形成更加高效的配合，以實現PLC系統的多環節多設備控制[8]。PLC系統獲取大量的設備運行信息后，可通過智能控制和云平臺建設的方式實現管理功能的拓展。服務模塊、用戶終端和設備管理之間通過有效連接可以擴大PLC系統的應用范圍，是工業生產邁向智能化和現代化的重要體現。某工業生產現場的機械電氣控制示意圖，如圖1所示。

3.5 電氣系統管理

機械電氣系統管理工作需要從更加全面的角度出發，著重關注在系統運行過程中存在的各類故障風險，充分利用控制系統中的自檢功能進行全面管控。常規的定期檢修需要按照機械電氣設備的使用時間安排，但在一些高頻次的加工過程中很可能出現個別設備的故障問題。PLC系統可以直接鎖定出現隱患故障的設備，明確檢修運維人員的目標，有效縮短設備維修的時間成本[9]。

3.6 流程操作調控

不同的生產流程對PLC系統的應用會產生不同的影響。在實際應用過程中，PLC系統可以通過優化調整流程來提升生產效率和質量。比如，機械產品加工中的手臂位置控制，包括上升下降、左右位移和加緊送來等過程，需要機械臂在每個操作環節中精確控制其所處的位置。加緊操作過程中，還會涉及與其他機械設備之間的配合加工，而機械臂必須保持延時穩定的狀態才能實現良好的配合。

3.7 設備運維監控

對機械電氣設備的運維管理是PLC系統最重要的功能，特別是在短時掉電、設備故障等情況下，可以快速發出切斷操作的指令并進行警報處理，保護生產企業的安全性和經濟性。例如，在煤炭生產企業中，需要全程監控和記錄壓縮機的運行狀態，而普通的機電控制無法保證精確度和適配性，必須通過PLC系統進行有效監控。PLC系統的邏輯判斷和分析完全參照機械電氣設備運行狀態的相關信息要求，經過分析判斷發出對應的調整指令，并對其不斷進行優化，以提高設備的運行效率。壓縮機運行時，設備回傳信息包括溫度、壓力和功率等。PLC系統中的參數調控依照這些數據進行閾值信息對比，是一種科學的設備運維監控過程。

4 結語

PLC系統中的集散控制和總線控制與大規模的機械生產能夠形成更好的適配性，特別是在機械電氣控制裝置中可以實現無人化生產管理。在PLC線路的邏輯開關設計中，必須充分考慮機械設備的運行特點和管理需求。在不同需求下，PLC系統的設計和軟件系統的分析等會產生相應的變化，更有利于保障系統指令的科學性。通過PLC模塊可以更好地優化和調控機械生產流程，對存在風險隱患的設備可以實現隔離關閉和運維監控，有效維護企業的生產安全。