PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

張麗娟，顧添翼

(南通開放大學，江蘇 南通 226000)

目前，傳統的機械電氣控制方法已無法滿足實際工業生產的需求，亟需借助PLC技術轉變機械電氣控制形式，以更高的控制效率支撐工業生產。PLC技術應用具有可編程特征，運行中以微處理器為平臺在電氣控制裝置中進行PLC技術融合，可促進工業機械運行、生產效率的提升。分析機械電氣控制中PLC技術的應用，對于推動工業機械自動化、智能化發展具有重要作用。

1 PLC技術的特點

PLC技術的應用提升了工業機械控制效率[1]。PLC又稱為可編程控制器，其包括輸出設備、存儲器、編輯器、中央處理器、電源等，不同組成部分的作用不同。CPU是PLC控制器的中樞核心，可利用掃描方式接收輸入裝置的相關數據、狀態信息等，起到編程器程序數據接收與存儲作用，實現對PC運行、指令執行的診斷與分析；存儲器裝置主要是對系統程序、系統命令、模塊功能、解釋、子程序進行調動與管理，全面實時地存儲控制系統運行參數，數據存儲依托于編程器輸入，無法以直接存儲的方式進行數據管理；I/O部件裝置(輸入/輸出)的應用主要是實現輸入、輸出裝置或外部設備與CPU之間的連接，其功能主要為端子排列、功能模塊執行、狀態顯示等；編程器是PLC系統在檢查維護、功能開發、系統應用中的關鍵部件之一，PLC系統運行針對編程器，利用顯示器展示內部參數信息，借助鍵盤輸入來實現程序監視、調試、檢查及編輯等。

2 PLC技術在機械電氣控制裝置中的作用

2.1 實現機電一體化

可編程邏輯控制系統使用的設備重量不是很高，無論是安裝還是使用都較為輕便，可以實現互聯網技術與計算機技術的深入融合，在計算機技術的支持下，各類機械設備的開發調試工作更加簡單，可改善機器和電器的融合效果，促進電器與機械一體化，為機電一體化發展提供動力。

2.2 提升抗干擾能力

傳統的機械電氣化設備控制的抗干擾能力不強，而PLC系統具有更強的抗干擾效果。傳統設備受到外界因素的影響，整體穩定性會下降，無法發揮出應有的作用。而有效利用PLC技術可解決傳統控制系統問題，減少不利因素對設備和系統的影響，提升抗干擾能力。

2.3 廣泛應用于各項工作

PLC技術應用范圍較廣，能夠有效準確地對數據進行分析，將相關數據傳輸到電器系統中，優化整體控制工作。PLC技術能夠與其他電氣控制系統相結合，發揮出多種技術協同利用的效果，簡化工作流程。

2.4 有效的自我檢測

PLC技術具有明顯的優勢，能夠檢測與控制機械電氣裝置的運行情況。當控制系統出現問題時，PLC能夠實現自我檢測，對問題情況進行及時報警，使工作人員快速查找到問題原因并及時做出處理，降低其帶來的影響。利用自我檢測功能，可避免各種因素的影響，更好地發揮作用。

2.5 簡化操作過程

PLC技術的操作步驟更簡便，工作人員可快速完成控制工作，在短時間內了解操作流程，優化操作質量，提升機械電氣系統的控制效果。利用PLC技術，操作人員的工作強度明顯下降，可實現機械電氣控制裝置的自動化和信息化發展。

2.6 豐富技術功能

在機械電氣控制裝置中利用PLC技術，能夠獲取更多的數字信息，對各種復雜數據進行有效處理。例如：機械電氣控制裝置運行信息，其可將多方面數據集中整合處理，在屏幕上呈現相關內容，工作人員可通過屏幕獲取相關數據信息。如果電氣設備運行出現問題，PLC技術能夠及時有效進行檢測，利用警報裝置令設備停止生產。

3 PLC技術的應用類型

3.1 集散型控制系統(DCS)

DCS系統又稱為集散型控制系統，其系統控制特點是高度集中化，能夠對系統裝置存在的隱患進行最大限度的分離[2]。機械電氣控制應用DCS系統，可實現功能優化與管理優化。DCS系統以分散或集中形式進行電氣控制裝置的有效管理，其控制系統包括通信系統、計算機系統及控制系統模塊，利用計算機技術實現對控制站、監測站信息的全面接收，通過信息采集與分析來達到控制優化的目的。若系統運行中出現裝置設備故障，系統在接收信息后會自主進行故障分離，通過調整其他設備來達到實現系統穩定運行的目的。

3.2 現場總線控制系統(FCS)

FCS控制系統利用自動化、智能化技術，實現對機械設備的整體控制，依托網絡系統，以整體形式進行機械設備運行控制[3]。相較于其他控制系統，現場總線控制系統具有總線式、多向性的特點，結構較DCS系統更簡單，能夠實現對系統的靈活操控。FCS系統應用是實現機械電氣智能化控制的關鍵，能夠在保證電氣控制質量、效率達到標準要求的同時，為控制系統創造更理想的網絡環境。

4 PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

4.1 在設備安全檢測中的應用

機械電氣自動化可依托PLC實現自動監控與檢測[4]，以傳感器為控制中心進行數據信息采集，開展數字化、自動化管理。若運行中設備出現故障問題，PLC控制系統可通過自我檢測來分析、定位故障位置，第一時間發出警報信號通知管理人員，故障設備通過PLC控制系統自動停轉。以煤炭分裝器為例，其裝置構成十分簡單，不同結構發揮著不同的作用，將PLC技術應用于裝置電氣控制中，可以使裝置功能發揮應有作用的基礎上，實現對裝置運行過程的實時遠程監控。以監控中心顯示器為載體，對設備運行狀態與參數信息進行實時體現，借助遠程控制技術來實現設備的遠程管理與統一調度，確保機械設備運行不發生故障問題的。PLC技術具備自檢功能，故機械設備出現問題時可第一時間進行故障分析檢測，以便維修人員及時修復。

4.2 在空氣壓縮器中的應用

以往機電控制裝置以單片產品的應用為主，受到技術水平的影響，機電控制裝置在運行過程中會頻繁受到干擾，不僅影響了機電控制裝置的運行穩定性，還會導致空氣壓縮器運行故障發生概率增大[5]。在空氣壓縮器設備中應用PLC控制技術，可以在保證機械安全運行的基礎上，進一步提升空氣壓縮器運行效率。PLC技術應用體現在設備的智能控制上，根據項目實際情況進行設備的自動化、智能化調整控制。利用PLC技術控制系統，能夠實現對氣溫變送設備、斷水裝置、壓力變送設備等信息的采集與分析，以CPU為載體進行信息的集中反饋、接收，經數據處理后通過顯示器展示設備運行參數信息。控制指令下達后，控制系統自主進行設備調試與完善，確保空氣壓縮器設備運行始終處于穩定狀態。相較于傳統控制技術應用，將PLC技術應用于空氣壓縮器，可提升其可靠性、變通性。

4.3 在機械控制中的應用

由于傳統控制技術應用存在一定的限制，通常只能對設備進行一對一管理控制[6]。而工業生產涉及大量機械設備應用，其控制管理工作更為復雜，增大了機械設備運行故障率。借助PLC技術，可實現自動化機械電氣裝置控制，可有效規避機械設備故障，實現對電氣控制環節的簡化與優化。相較于傳統控制技術，PLC技術簡化了線路，便于線路傳輸。機械設備電氣控制過程中，無需應用返回系數、節點變位時間等程序，可使數據處理速度大幅度提升。機械設備運行中的人工控制、模擬控制被電算化和自動化代替，避免了人為控制失誤。系統具備的報警功能為管理人員提供了更便捷的服務，可在機械設備出現故障時第一時間發送報警信息。

4.4 在捻線機控制中的應用

捻線機設備中的多臺交流異步電動機控制由RS485通信變頻器完成，能夠進行卷繞摩擦筒轉動、往復導紗桿、錠子高速回轉轉動等控制。捻線機設備的運行與傳動需要應用3臺電機，由放絲電機實現對錠子龍帶的獨立帶動，由收線電機對摩擦筒卷繞進行帶動，由絕對值編碼器實現導紗轉動，應用程序，通過格雷碼的輸出來達到導紗電機管理的目的。基于PLC的機電一體化技術在捻線機設備中的應用，主要包括變頻器、交流異步電機、觸摸屏、絕對值編碼器等，結合FCS控制系統，可實現自動化、信息化的捻線機控制。以FCS系統應用為基礎，借助物聯網、以太網等技術實現設備儀器的現場總線控制，可降低設備控制成本，發揮出最強的控制性能[7]。

4.5 在開關邏輯中的應用

在機械電氣控制裝置中，電器控制涉及多項開關，這些開關可使機械裝置獲得基礎動力。在電機控制裝置中利用PLC技術，能夠進行邏輯開關控制，保證裝置的工學利用效果。在繼電保護器中，合理利用PLC技術可以有效改善開關控制水平，使繼電保護器的自動化效率得到大幅度提升。利用PLC的芯片技術能夠替換原本的繼電保護，實現多元化發展。要強化開關邏輯管理水平，優化機械電氣控制裝置功能[8]。

4.6 在分散式控制系統中的應用

分散式系統具有重要的功能，PLC技術能夠使其有效實現集中控制，在實際應用中，可以分散裝置的控制對象，針對不同程序進行管控。PLC技術可以使分散系統利用不同指令，對不同項目展開管控，有效控制不同程序，提升機械生產水平。在分散式系統運行過程中，要通過數據傳輸對其進行全面監控，利用PLC技術提升數據傳輸效果[9]。

4.7 在集中式控制系統中的應用

將PLC應用于集中式控制系統中，能夠優化總控系統效果，改善控制功能。要想提升機械電氣裝置的安全性，要在系統中加強整體開關控制，利用PLC技術提高機械設備運行效率和生產效率，達到更好的效果。

5 結語

目前，PLC技術已經取代了傳統控制形式，成為機械電氣控制的主要手段，將PLC技術融入機械電氣控制裝置中，可在保障機械電氣控制高效、靈活的同時，通過自主診斷與監測來減少機械設備故障問題，實現機械電氣控制的簡單化、自動化、智能化發展。