PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用解析

高興昌?張鑫

摘 要 近年來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電子技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。其代表是可編程控制器（PLC）的快速發(fā)展。它已成為微電子領(lǐng)域的代表產(chǎn)品。PLC控制系統(tǒng)將計算機和電氣控制結(jié)合在最先進的理論和技術(shù)領(lǐng)域，并在不斷改進的過程中發(fā)揮功能指標(biāo)，傳統(tǒng)的PLC控制理念進行了新的改進，使其在電氣控制領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。本文就PLC技術(shù)在電氣控制裝置中的應(yīng)用進行了簡要的探討。

關(guān)鍵詞 可編程控制器；PLC；電氣控制裝置；應(yīng)用

前言

近年來，隨著技術(shù)的進步和發(fā)展，機電一體化技術(shù)也在非常迅速的發(fā)展。PLC作為自動化領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。在20世紀(jì)下半葉，現(xiàn)場總線技術(shù)開始興起。隨著越來越深入的研究，PLC開始逐漸顯示出它的優(yōu)勢。由于靈活的控制和易于閱讀的編程語言，PLC的優(yōu)勢越來越突出。

1 PLC基本特點概述

1.1 體積小、重量輕

常規(guī)的PLC控制器的尺寸是比較小的，超小PLC的尺寸小于100毫米，重量小于150克，功耗僅為幾瓦。由于其體積小，安裝過程中易于安裝，有利于機電一體化的實現(xiàn)。

1.2 具有較強的實用性

PLC可用于不同規(guī)模的電氣控制系統(tǒng)。除了基本的邏輯處理功能外，大部分PLC具有數(shù)據(jù)操作的能力。近年來，PLC的功能不斷增加，其可用性也得到了廣泛的應(yīng)用，如溫度控制、位置控制等。

1.3 較強的抗干擾能力

PLC控制系統(tǒng)采用了大量的集成電路技術(shù)。它在內(nèi)部電路和生產(chǎn)過程中都有一些先進的技術(shù)，所以它的抗干擾技術(shù)也很強大，系統(tǒng)的可靠性也比一般的控制器強。此外，PLC具有一定的硬件故障自動檢測功能。當(dāng)硬件系統(tǒng)故障時，可以自動發(fā)出報警信號，維護簡單，維護費用也比較低，應(yīng)用范圍非常廣泛。總的來說，可編程控制器（PLC）采用數(shù)字操作系統(tǒng)，是一種特殊的工業(yè)控制器。內(nèi)部存儲程序、邏輯操作的實現(xiàn)、布爾運算、順序控制、過程控制、運動控制、定時和通信控制操作指令，以及通過數(shù)字和模擬信號的輸入和輸出控制各種機器的生產(chǎn)過程。PLC采用模塊化組合，結(jié)構(gòu)緊湊、靈活搭配系統(tǒng)，抗干擾能力強，可靠性高，靈活性好，簡單的編程語言，錯誤可以在線修改等優(yōu)點，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，機械開關(guān)邏輯控制、數(shù)字控制、機器人控制、負(fù)反饋控制和多級自動控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，PLC在煤礦、礦山機械、冶金機械等重型設(shè)備中逐步取代傳統(tǒng)的繼電器觸發(fā)控制，取得了良好的經(jīng)濟效益[1]。

2 機械電氣控制發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我們國家社會和科技的持續(xù)發(fā)展，計算機控制技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工業(yè)。工業(yè)控制計算機技術(shù)應(yīng)運而生，其技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用得到了極大的改進。在控制系統(tǒng)的開發(fā)過程中，可編程控制器（PLC）應(yīng)運而生，它起源于70年代，并成功應(yīng)用于汽車行業(yè)；到90年代，隨著商品加工速度的不斷提高，PLC的算術(shù)和控制功能不斷提高，使其連續(xù)不斷地實現(xiàn)電氣化儀表和計算機控制的集成。當(dāng)前階段，基于PLC PID控制電路已經(jīng)被普遍的使用于連續(xù)生產(chǎn)和批量生產(chǎn)工藝過程當(dāng)中。不僅如此，PLC技術(shù)的DCS控制系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

3 PLC在電氣控制中的應(yīng)用

3.1 開關(guān)量邏輯的控制

該控制技術(shù)是PLC控制技術(shù)中最基本、最廣泛使用的內(nèi)容。它取代了傳統(tǒng)的中繼電路，實現(xiàn)了邏輯控制和順序控制的同步控制。開關(guān)量的邏輯控制不僅可以用于單設(shè)備控制，還可以實現(xiàn)生產(chǎn)線和組合機床等自動化流水線控制。

3.2 控制模擬量

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)許多不可預(yù)測的變量，如溫度和速度，這將對工業(yè)生產(chǎn)的實際活動產(chǎn)生一定的影響。PLC控制技術(shù)的應(yīng)用使得模擬量能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換模式，使控制器能夠有效地控制它。

3.3 集中式控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)主要由強大的中央PLC實體系統(tǒng)和多臺設(shè)備組成，并形成了一個中央集成計算機控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，不同的設(shè)備可以以適當(dāng)?shù)姆绞胶筒僮黜樞蛐纬芍醒隤LC統(tǒng)一處理程序。可以看出，這種集中控制系統(tǒng)與單一控制系統(tǒng)相比，具有成本低、運行效率高的特點。但它也有一些缺點。如果一個控制對象的程序需要改變，整個控制PLC控制系統(tǒng)將停止運行，導(dǎo)致其他控制對象被迫停止運行。

3.4 分散控制系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)中的每個控制對象分別進行處理，每個PLC控制器可以通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)鏈反應(yīng)有效實現(xiàn)信號傳輸，完成控制任務(wù)，或者由主機通過總線信號傳輸。在分布式控制系統(tǒng)中，機械控制方式在多個機器生產(chǎn)線控制方法中使用，使用不同生產(chǎn)線之間的對應(yīng)數(shù)據(jù)進行連接，不同的控制對象分別控制PLC的控制，如果其中一個PLC需要停止操作，則不會影響另一個控制器。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可有效地將PLC和過程控制相結(jié)合，從而更好地實現(xiàn)底層控制任務(wù)。

3.5 運動控制

PLC技術(shù)可以實現(xiàn)對圓周運動或直線運動的有效控制。在控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制方式直接作用于傳感器和執(zhí)行器，新的控制系統(tǒng)可以通過運動控制模塊實現(xiàn)。例如，對于多軸位置控制模塊和驅(qū)動步進電機的應(yīng)用，PLC在機器人、機床等控制系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。

3.6 數(shù)據(jù)處理的運用

在PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中，它具有數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換和操作等多種操作功能，能夠有效地完成數(shù)據(jù)采集和分析。這些數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)的內(nèi)存中，對設(shè)備的正常運行具有一定的參考價值，作為數(shù)據(jù)操作的基礎(chǔ)。內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可以通過PLC的通信功能傳輸給智能設(shè)備。目前，許多應(yīng)用程序，如過程控制和其他大型控制系統(tǒng)，可以在需要時打印到表中[3]。

4 結(jié)束語

近些年來，隨著電氣控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍越來越廣。PLC控制器的高性能，具有較強的適應(yīng)性和可靠性，廣泛應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域。同時，由于PLC的低成本和連續(xù)的功能，它也成為工業(yè)企業(yè)電氣控制系統(tǒng)的主要控制設(shè)備，促進了工業(yè)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉曉璽.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（05）：71-72.

[2] 呂學(xué)紅.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用[J].輕工科技，2016，32（08）：43-44.

[3] 王文征，劉宗輝.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用探討[J].價值工程，2014，33（24）：27-28.