PLC技術在鉆機機械電氣控制裝置中的應用

彭瑞林

摘 要：PLC技術是一種先進的控制技術，在多個領域中都有著非常廣泛的應用，其中不僅包含了計算機技術，還包括了電氣自動化方面的相關知識，具有非常強大的功能。PLC技術可在鉆機機械電氣控制裝置中應用，能夠提升其控制能力，確保裝置作用的充分發揮從而達到鉆機節能、增效、提高可靠性的目的。文章結合PLC技術的概念和優點，對其在機械電氣控制裝置中的應用進行了分析和探討。

關鍵詞：PLC技術；機械電氣控制裝置；設計；鉆機；應用

前言

科學技術的飛速發展，使得社會逐漸進入了信息化時代，電氣化工程在發展過程中呈現出三個主要方向，即信息化、數字化和智能化。相對于傳統機械電氣控制裝置中存在的可靠性差、后期維護頻繁等問題，PLC技術具備更加明顯的優勢，雖然系統復雜，但是操作非常簡單，對于操作人員的要求不高，而且具備良好的抗干擾能力，特別是可以使得本單位的GW系列大口徑工程鉆機機械電氣控制裝置的功能更加完善，推動設備的持續更新。

1 PLC技術的優勢

PLC是對Programmable Logic Controller的簡稱，即可編程邏輯控制器，是指采用可以自主進行編程的存儲器，對內部程序進行存儲，從而執行邏輯運算、順序控制、定時等面向用戶的指令，也可以通過數字或者模擬式的輸入輸出，實現對各類機械設備及生產過程的有效控制，有效解決傳統控制系統中存在的接線復雜、靈活性差、可靠性低以及能耗高等問題。

PLC技術有著非常明顯的優勢：一是體積小、質量輕，不會占據大量的空間，而且能耗極低，在實際應用中比較方便，可以根據實際需求，隨時更換位置，有助于實現機械電氣的有效融合，實現設備的自動化控制；二是應用范圍廣，PLC對于機械電氣控制裝置的體積并沒有太多的要求，憑借其自身的邏輯思維能力，能夠對各種問題進行解決；三是抗干擾能力強，通過大量的集成電路，能夠有效抵抗各種干擾，提升機械電氣控制裝置的整體性能，進而推動機械工程的持續發展；四是自我檢測功能，能夠及時發現裝置中存在的問題和故障，向工作人員發送報警信息，使得其能夠了解故障產生的位置和原因，對其進行有效處理[1]。

2 PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

2.1 技術類型

將PLC技術應用在機械電氣控制裝置中，可以有效彌補傳統機械電氣裝置在電氣控制方面存在的不足，提升其應用水平和自動化控制性。從目前來看，在PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用，包含兩種不同的類型：

（1）FCS系統：FCS即現場總線控制，可以促進機械電氣裝置的自動化和智能化，具有良好的應用效果。FCS系統屬于一種總線式、雙向、多網絡節點的數字化通信網絡，能夠為機械電氣裝置提供一個良好的網絡環境，提升數據傳輸效率，對機械生產進行優化。簡單來講，在機械電氣裝置中，FCS系統的應用主要是提供一個良好的網絡服務，使得裝置能夠在網絡的支持下，實現自動化運行和智能化控制，提升其應用效果。

（2）DCS系統：DCS指集散型控制系統，與FCS一樣，都是PLC技術在機械電氣控制裝置中的一種應用形式。DCS系統可以實現機械電氣控制裝置的分散式控制和集中式管理，對裝置中的危險部分進行分離，實現良好的監督和控制。換言之，DCS系統的作用，是確保機械電氣控制裝置運行的高效性、穩定性和安全性。利用計算機技術，DCS系統能夠對監測站和現場控制站的相關信息進行接收、處理和整合，使得控制裝置能夠保持一個良好的狀態，在裝置出現故障時，工作人員可以在第一時間獲知，同時對故障部分進行分散，對裝置進行調整，確保裝置的正常運行[2]。

2.2 技術設計

設計工作是確保PLC技術在機械電氣控制裝置中應用的必要環節，只有通過合理有效的設計，得到切實可行的應用方案，才能夠確保PLC技術在機械電氣控制裝置中作用的充分發揮。

（1）技術類型確定：對PLC技術的應用類型進行確定，是PLC技術在機械電氣控制裝置設計的首要工作，也是整個設計環節展開的基礎和前提。為了保證PLC技術的有效應用，應該充分考慮機械電氣控制裝置的具體情況和應用需求，對技術類型進行合理選擇。相比于DCS系統而言，FCS系統的適用性更強，具有功能多樣、應用簡單、安裝方便、成本低廉等優點，可以根據實際需要進行調整。需要注意，PLC技術類型的確定是一項系統性的工作，必須經過全面深入的分析鉆機在實際使用中會出現的各種可能性，確保選擇的合理性。

（2）原理圖分析：構建相應的原理圖，可以將設計思想以圖紙的方式體現出來，對整個設計進行清晰的展示，及時發現其中存在的不合理的部分，對設計進行調整。在基于PLC技術的機械電氣控制裝置中，需要關注的重點集中在主電路、控制電路、信號以及保護環節等，而在對原理圖進行分析時，需要關注以上幾個方面的內容，提升原理圖的應用價值。

（3）控制系統設計：控制系統的設計是整個設計的關鍵環節，需要得到足夠的重視。為了在有限的時間內，設計出最為合理的PLC控制系統，需要保證設計的嚴謹性和可靠性，以PLC控制系統各個功能的應用步驟，對其功能進行設計，然后將各個部分的設計組合在一起，構成一個完整的PLC控制系統[3]。

（4）通信網絡設計（已在工程設備領域被廣泛運用）：通信網絡的設計能夠確保信息數據的有效傳輸，是實現基于PLC技術的機械電氣控制裝置自動化和智能化的關鍵，也有利于對設備使用情況的有效監控，保障設備的安全和可靠使用。對于設計人員而言，通信網絡的設計應該結合通信網絡的整體環境，以及機械電氣裝置對網絡的實際需求，確保設計的合理性，設計出科學有效的高層子網配置、中層子網配置，以及其他支持通信網絡的子網配置。

2.3 技術應用

這里以本單位的GW系列大口徑工程鉆機中的GW20型鉆機的鉆進控制系統為例，對PLC技術的應用進行分析。本單位的GW20型鉆機，選擇采用SIMATICTI545模塊為內核的鉆進控制系統進行分析。該系統包括了多個子系統，如鉆機運轉監測系統、存儲進尺系統、離心式砂石泵出水系統、PLN型立式泥漿泵注水系統等，可以對鉆機進行運轉、進尺、反循環排渣、存儲及正循環壓漿監測等。想要將PLC技術應用在如此復雜的系統中，需要以底層PLC控制結合上位機監控，通過相互組合，保證PLC控制功能的有效發揮。具體來講，是在三個集控系統控制單元中，設置相應的PLC主機，以位于鉆機上的PLC主機為中心機，連接其他兩臺PLC主機，并且兩臺主機相互獨立，互不干涉。利用PLC主機，可以對各個系統的運行信息進行收集，并通過通信網絡，傳輸到PLC主機中，通過主機對構成集控系統的所有子系統進行自動控制，實現鉆機鉆進全過程的自動化和智能化運行。

3 結束語

總而言之，在PLC技術中，集成了計算機技術、微電子技術和自動化技術，可以廣泛應用于不同類型的電氣控制系統中，實現系統控制的智能化和自動化，提升其應用效果，減少機械電氣控制裝置運行中的故障，保證裝置運行的穩定性。對于相關技術人員而言，應該加強對PLC技術的深入研究，對技術進行創新和優化，確保PLC技術功能的充分發揮。

參考文獻

[1]王巖.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用分析[J].硅谷，2014（7）：128-129.

[2]王文征，劉宗輝.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用探討[J].價值工程，2014（24）：27-28.

[3]常宇，劉瑞杰.有關PLC技術應用于機械電氣控制裝置的探究[J].黑龍江科技信息，2015（24）：135.