PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用探究

徐炳祥

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

1 PLC技術概述

PLC技術即可編程控制器，該控制器的應用可以將機械設備控制效率顯著提高，組成該控制器的主要結構包括電源、中央處理器、編輯器、存儲器、輸出設備等。不同結構的作用也存在很大的差異，其中PLC控制器的最核心的部分也是該技術的中樞為CPU，即中央處理器，相關數據信息、設備運行狀態等可以通過掃描進入中央處理器中，由處理器進行處理后通過編程器接收存儲，中央處理器負責診斷和分析PC運行、指令執行情況。存儲器主要負責調動和管理系統程序、子程序、模塊系統，可以動態存儲產生的數據、參數，編程器是數據存儲的基礎，如果編程器無法輸入信息，那么數據管理和存儲將無從談起。輸入輸出裝置（I/O）連接于中央處理器和外部設備，主要負責數據信息的輸入和輸出。編程器作為整個控制系統中非常關鍵的內容，主要應用于功能開發、系統檢查維護等，顯示器可以展示內部相關參數信息，為控制人員提供直觀的參數，從而大大監視、檢查、編輯、控制程序的目的。按照PLC規模構造不同，本文按照表1所示方式將其劃分為以下類型。

表1 PLC主要類型

2 PLC技術在機械電氣控制裝置中發揮的重要作用

2.1 實現機電一體化控制

PLC控制系統大多為重量較輕的設備，有著十分便捷的安裝方式，操作較為靈活，能夠充分應用互聯網、計算機等信息技術，也正是在計算機等現代信息技術的輔助下，促使該技術的應用簡化了機械設備的開發、調試等工作，有機融合機械和電氣系統，推動機電工程朝著一體化控制方向發展進步。

2.2 提升電氣控制裝置抗干擾能力

PLC系統的應用改善了傳統機械電氣控制裝置缺乏足夠抗干擾能力的缺點，實現了控制裝置抗干擾能力提升、運行可靠性優化的效果。傳統的電氣控制裝置容易受到電磁、外界信號等多方面因素的干擾，而PLC系統有效地解決了這些問題，保證電氣控制裝置運行更加穩定，控制更加精準。

2.3 優化電氣控制系統工作流程

當前，PLC技術的應用范圍正在逐漸擴大，在機械電氣控制裝置中，通過應用該裝置可以實現控制工作的優化，保證數據傳輸更加可靠、快速，融合電氣控制系統和PLC技術后，無論是電氣控制裝置還是PLC技術的應用范圍，都得到了進一步的拓展，實現了控制流程簡化的目的。

2.4 機械設備自我檢測

PLC技術可以對機械電氣裝置的運行情況實現自動化監測，同時具備自我檢測功能，控制系統一旦出現問題可以及時發出警示，保證工作人員及時快速地將問題原因確定，并且第一時間解決問題，盡可能地降低故障問題引發的后果。在電氣控制裝置中，應用自我檢測功能可以更好地發揮控制系統的作用，將不良因素產生的影響降低。

2.5 簡化操作過程

傳統的機械電氣控制很多工作需要人員完成，對工作人員的專業性有著較高要求，而PLC技術簡化了機械電氣控制流程，不但可以簡化操作，還可以將控制效果提升。在機械電氣控制裝置中，應用PLC技術顯著降低了操作人員的工作強度，有助于推動機械電氣控制裝置實現自動化、智能化創新。

2.6 豐富技術功能

將PLC技術應用于機械電氣控制裝置中，可以及時獲得準確的信息數據，并且有效處理復雜的數據。比如，可以整合處理機械電氣控制裝置的運行信息，工作人員只需要查看屏幕上顯示的相關內容，就能夠客觀準確地判斷電氣設備運行出現的故障，檢測系統和報警系統還可以根據故障情況發出警示或者直接暫停生產。

3 PLC技術的應用

3.1 機械設備安全檢測

利用PLC技術可以實現自動監控檢測機械電氣系統的運行情況，其利用傳感器采集數據信息并且利用輸入輸出設備傳遞給中央處理器，達到自動化、數字化管理的效果。PLC系統一旦發現設備存在故障問題，可以自我分析定位，發出報警信號，如果故障較為嚴重，還可以自動中斷設備運行，以免產生嚴重的后果。管理人員通過屏幕顯示的異常情況及時采取應對措施。比如，煤炭分裝器有著十分簡單的裝置構造，通過應用PLC技術能夠遠程動態監控裝置的運行情況，管理者只需要在中心顯示器上查看各項數據，就能夠動態了解設備運行狀態，并且通過遠程控制系統統一調度管理設備設施，避免發生機械故障。

3.2 開關邏輯控制

機械電氣控制裝置中開關較多，這些開關是控制機械的關鍵所在，將PLC技術應用于電機控制裝置中，能夠利用工學效果進行邏輯開關的控制。將PLC技術應用于繼電保護器中，可以大幅度提高保護器的自動化開關控制的效果。利用PLC芯片技術能夠將原本的機電保護裝置替換，促使電氣控制逐漸朝著自動化、多元化方向發展。總之，利用PLC技術進行開關邏輯控制，能夠實現機械電氣控制裝置功能優化的效果。

3.3 機械控制

傳統控制技術通常僅僅可以一對一控制設備，這導致其應用受到了很大的局限，而現代工業生產中使用的機械設備類型、數量煩瑣，機械控制有著十分復雜的過程，加上機械設備長期在復雜的環境下運轉，出現故障的概率大大增加。利用PLC技術可以自動化控制機械電氣裝置，簡化、優化電氣控制環節，將機械設備發生故障的概率降低。PLC技術將傳統的控制技術簡化，為線路傳輸提供便捷，將該技術應用于機械電氣控制裝置中省略了返回系數、節點變位時間等程序，能夠大幅度提升數據的處理速度。現如今，智能控制、電算化、自動化逐漸取代了傳統人工控制方式，將人為因素降低，提高了系統運行的穩定性。

3.4 分散式控制系統

PLC技術可以集中控制分散式的系統，在實際生產中，針對不同的程序管控分散裝置控制對象。PLC技術能夠針對不同的分散系統發出不同的指令，管控不同的項目，實現不同程序的有效控制，將機械生產控制水平提升。該技術能夠全面監控分散式系統運行中傳輸的數據參數，實現數據傳輸效果的提升。

3.5 集中式控制系統

集中控制系統中應用PLC技術可以實現總控系統控制功能改善優化的效果，實現機械電氣裝置安全性的提升。利用PLC技術可以加強控制整體開關，達到機械設備運行效率和生產效率的提升，優化集中控制效果。

4 PLC技術的具體應用

本文以對普通機床進行機械電氣控制裝置改造項目為例，選擇CK9930PLC控制程序，借助PLC技術方案，有效打造更加合理的自動化控制電路，及時完成PLC控制程序下發的相關指令內容，保證PLC控制程序能有效替代傳統繼電器。并且，在保留基礎控制功能的基礎上，優化機床的整體應用效能，為控制系統實際處理效率的升級提供保障，增設自動換刀和定時潤滑等自動化新功能單元，充分發揮PLC技術的應用優勢。

4.1 程序設計

程序設計內容主要包括以下幾方面：（1）開始/啟動控制程序；（2）機械手取貨；（3）建立X、Y軸，保證機械手可以自上而下運動；（4）機械手達到貨位；（5）機械手操作；（6）計時；（7）復位系統，配合機械手升降、持有、拿取貨物；（8）系統復位。

工作人員借助PLC技術判定貨物狀態，利用機械手進行操作，按照標準化的模塊有序完成各項操作。此外，在機床控制中應用PLC技術還可以自動完成指令操作，通過靈活地使用機械自動化技術保證滿足生產需要。

4.2 功能設計

通過合理應用PLC技術升級改造機械電氣自動化控制系統后，可以配合可編程集中邏輯編輯器和上位機自動化控制流程，更好地維護和操作系統，將打印機、上位機等基礎處理的穩定性、安全性提高。

（1）采集數據，利用數據匯總采集模塊匯總并且控制數據信息，構建檢測和數據庫，通過對比分析確定采集的數據的完整性。（2）超限報警。在PLC系統中，非常關鍵的一項內容就是報警功能，通過和屏幕顯示功能相配合能夠及時發現異常情況并且釋放報警信號，由監控管理人員根據信號指示及時處理相關問題。此外，利用PLC技術還能夠實現特殊調節控制和常規調節控制達到控制體系完善優化、降低故障發生概率的效果，實現規范性、安全性地診斷電氣系統，提高電氣控制系統的處理效果。（3）存儲、統計數據并且輸出報表功能。（4）融合機械電氣控制系統軟件開發應用標準進行總線控制器執行功能優化，以X軸為0軸建立基礎對話框，然后進行啟動等代碼的編寫，將“d5400_decel_stop（0,0.01）；”控制代碼輸入即可。

4.3 模塊設計

在電氣設備控制模式中，應用PLC技術能夠合理地設計自動控制裝置，通過控制開關集合同類型數據信息的輸入輸出，連續、規范地分配相應單元數據信息。具體來講，模塊設計內容主要包括以下幾點。

（1）按照規范要求，做好共同程序模塊設計方案中的原點程序設計，在數控加工處理作業開始前，有效歸零處理刀架，借助PLC內部時間繼電器完成株洲控制程序的延時控制處理，保證按照邏輯互鎖關系要求控制主軸結構正向和反向轉動，避免切換道具時發生功能性故障。（2）設計坐標軸控制模塊時，注意調控超程故障、驅動故障和坐標軸停止等功能單元，保證全面控制各個單元。（3）模塊化處理報警程序內容確保能夠和定時潤滑控制程序單元相符合，將機床潤滑系統的完整性、規范性提高。（4）設置換刀控制程序將PLC自動控制的優勢充分發揮出來，保證換刀操作快速、準確，同時做好定位控制模塊將換刀精確性提高。（5）建立防止誤動控制模塊，結合設計初始化程序要求實時性地清零計數器，并且復位處理輸出量，將整個裝置控制的精確性提高，充分發揮PLC技術的應用優勢。

5 結語

總之，在機械電氣控制裝置中，應用PLC技術能夠在提高機械自動化控制能力的同時，加強綜合應用效率的提升，提高電氣控制裝置的自動化控制水平。本文以普通機床改造為例，分析了PLC技術的具體應用措施，這為推動機床朝著機械自動化方向發展創造了有利條件。