PLC在機電控制系統中的應用研究

蘇智喜

摘 要：PLC在目前的機電控制系統中具有廣泛的應用。本文在對PLC基本結構組成及工作原理進行簡要闡述的基礎上，對PLC在機電一體化控制系統、機械結構控制系統以及電氣自動化控制中的應用進行了分析探討。

關鍵詞：機電控制；PLC技術；可編程控制器

PLC即可編程邏輯控制器，是專門為在工業環境下應用而設計的一種自動控制裝置。PLC采用可編程的存儲器，可執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。PLC功能強大，具有高可靠性、抗干擾以及應用靈活等特點，在目前的機電控制系統中具有十分的廣泛的應用。

1 PLC 的基本結構組成與工作原理

1.1PLC的結構組成

可編程控制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結構，其功能的實現不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持，實際上可編程控制器就是一種新型的工業控制計算機。PLC的硬件結構主要為：控制器的核心部件-微處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、連接現場設備與CPU之間的接口電路即輸入輸出部件 （I/O部件）、

為PLC內部電路提供能源的電源部件等。按結構類型PLC可以分為裝在同一機殼內的整體結構以及各部件獨立封裝通過機架和總線連接而成的模塊式結構。此外，PLC還必須有將用戶程序寫進的存儲器內的編程器。PLC的軟件分為兩大部分：系統監控程序與用戶程序。系統監控程序用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊，系統調用；用戶程序是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。

1.2 PLC 的工作原理

PLC的工作流程為輸入采樣、程序處理及輸出刷新。PLC實現控制的基礎是對實時數據的輸入采樣，是其工作效率的決定因素。在此階段，PLC順序讀取所有輸入端子的通斷狀態，并將所讀取的信息存到輸入映象寄存器中。程度處理階段，PLC按先上后下，先左后右的步序，對梯形圖程序進行逐句掃描并根據輸入到映像寄存器中的采樣結果進行邏輯運算，運算結果再存入映像寄存器中。如遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。程序處理完畢后，將所有輸出映象寄存器中各點的狀態，轉存到輸出鎖存器中，再通過輸出端驅動外部負載實現控制功能。

PLC 的工作方式是進行不斷循環的順序掃描，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。PLC 運行正常時，掃描周期的長短與CPU 的運算速度、I/O 點的情況、用戶應用程序的長短及編程情況等均有關。由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發生了變化，輸入映象寄存器中的內容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變。PLC采用串行工作方式，因此其運行結果與梯形圖程序的順序有關。這與繼電器控制系統“并行”工作有質的區別。避免了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯鎖電路。

PLC 技術是通過數字運算進行操作的電子信息處理系統，針對工業環境的實際運作設計而成的，能有效的控制所有類型機械設備及生產過程的指令，應用范圍非常廣泛。PLC 技術操作簡便，采用梯形圖形式，通過編制相關程序完善設備的邏輯控制程序，以此控制整個機電設備，有效提升控制成效，可實現控制的快捷性和維護的方便性；系統內占用空間小，連接和拆裝均非常靈活，可使用于多種場合。PLC 技術的應用能大大減小控制體系所占的空間，提升工業作業的完成度，促使操作控制的連續性和有效性，減少能源損耗，提升工作效率，以此達到提高經濟效益的作用。

2 PLC 技術在機電控制系統中的應用

2.1 機電一體化控制的應用

PLC 技術在機電一體化控制中的應用主要體現在：運動控制、過程控制和通信網絡控制三個方面。其中運動控制在實際運行中，利用 PLC 技術進行圓周和直線兩種運動進行控制，該模塊的應用使操作變得更加簡便，提升了其精準性；過程控制在實踐中，可作為重要指標的模擬量控制，通過對歷史值、當前值和相關模擬量為參考依據，對其相關量進行輸出，確保正常運行，實現機電的有效控制；通信網絡控制中 PLC 均具備對應的通信接口，從而實現正常的機電通信效果。

2.2機械結構控制系統中的應用

PLC 技術在機械結構控制系統中主要體現在：運動控制、數據處理、分散控制和集中控制四個方面。其中運動控制，PLC 技術可以對生產過程中需要使用的設備在確保精準運行的基礎上進行控制，或者輸入既定程序并以此為運行的唯一參數，達到設備的運動控制，維持正常的系統運行；數據處理中，PLC 技術可在內部進行數據執行和處理，并根據結果對下一步工作進行分析，并保存數據；分散控制中，PLC 技術能在解決設備控制問題的基礎上，大大提高系統的運行效率，并使得針對每個設備實現單獨控制和信息互相交流與傳遞；集中控制中，PLC 技術可對多個設備進行協調處理，并對多個子系統數據進行整理和分析，判斷調解呈適應于當前的運行環境，以保證設備的穩定工作，其控制效果強，成本費用低，操作簡單效率高。

2.3 電氣自動化控制中的應用

隨著社會經濟的不斷發展，電器自動化控制基礎成為了工業生產的主流技術，在對其技術的提升中，PLC技術更好的展現了自動化的優勢，實現數字化控制。隨著PLC 技術的不斷完善，也將逐漸符合多類型電器設備的配置要求。當前，PLC 應用于電氣自動化主要體現在：交通控制領域、數控系統領域和空調控制領域。其中，交通系統方面，控制信號燈，可實現控制整個交通系統的運用，提升交通系統的工作效率，解決交通擁堵的難題；在數控系統領域中，PLC 技術的可編程控制器彌補了其他控制方式的缺陷，得到了廣泛的關注和認可；在空調控制領域，尤其是中央空調的控制方面，PLC 技術具有良好的抗干擾性和可靠性，使得操作方便，維護簡便。隨著 PLC 技術的不斷發展，PLC技術幾乎可以應用到所有的電氣自動化設備控制中，不但實際操作功能強大，其發揮的效果也具有高能效性。

3 結束語

PLC 技術廣泛應用于機電控制系統中，提高了機電設備的控制率和生產效率，降低了勞動成本，實現效益最大化。PLC 技術應用于機電設備中，可以優化改造機電設備的結構，降低機電設備運行過程中發生的事故和問題，提升工作效率，創造更多的價值。PLC 技術不僅提高了機電自動化控制程度，還促進了經濟的增長，提高了現代化生產管理的水。PLC技術的不斷完善能更好的服務于人們生產生活，PLC 技術在機電控制系統中的應用研究具有非常重要的經濟意義，值得廣泛的推廣和應用。

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