PLC在電氣機械控制中的應用探究

李庭貴 王莉

摘 要：隨著電氣自動化設備在制造業(yè)領域的普及，電氣自動化設備開始不斷進行技術迭代，不斷更換新型控制方式以實現(xiàn)電子程序和機械運行的良好結合。其中，PLC技術因為其優(yōu)良的技術特點和多元的應用方向，被廣泛使用在電氣自動化設備的技術更新中。PLC技術開始在電氣機械控制中發(fā)揮重要作用。PLC技術是一種指令發(fā)送技術，可被理解為可編程邏輯控制器。PLC技術的應用可以降低企業(yè)的資金成本和人工成本，提升機械的自動化運行過程的穩(wěn)定性，提升電氣機械控制程序的可靠性。本文主要敘述了PLC技術的概念和技術特征，PLC技術在電氣機械控制應用中的優(yōu)勢，探討了PLC技術在電氣機械控制方面的實際應用。

關鍵詞：PLC;電氣設備;機械控制;應用探究

引言

隨著我國對中高端工業(yè)化進程的加速推動，我國電氣設備的自動化水平快步提高，PLC技術被廣泛應用于電氣設備的控制程序，被用來提高電氣設備的智能化水平，提高電氣機械的運行效果，促進電氣機械的自我糾察。PLC技術的推廣和使用促進了我國的電氣機械行業(yè)的發(fā)展，使電氣機械能被更廣泛適用于工業(yè)產業(yè)、農業(yè)產業(yè)甚至是部分服務產業(yè)。PLC技術可以優(yōu)化電子控制程序，方便電子程序的自我糾錯，便利電氣設備的自動運營，提升電氣機械的運行效率。所以，探討PLC技術在電氣機械控制領域的應用具有重要的理論價值和商業(yè)價值。

1.PLC技術在電氣機械控制應用中的內涵

1.1PLC技術的定義

PLC技術在電氣機械控制領域中的使用內涵就是工作人員根據(jù)機械運行的目的，在電氣機械控制系統(tǒng)中輸入特定指令，控制機械設備的運行的技術。特定的指令集會被輸送到電氣設備的中央處理器之中，中央處理器會根據(jù)指令集的要求搜集、解析、響應機械設備各部門的工作情況，輸出結合指令集要求和設備運行部門的工作信息的控制程序信息，監(jiān)測和管理電氣設備的運行。在電氣設備的全運行過程中，在每一個工作時間，中央處理器都要保證只處理PLC指令集中的某一行特定指令。在中央處理器收到新的指令或者被要求停止運行舊有指令之前，中央處理器就只能循環(huán)執(zhí)行原有指令，以保證電氣設備的自動化循環(huán)運行。PLC技術的產生就源于工業(yè)生產領域的需要，因此，PLC技術系統(tǒng)在設計和實現(xiàn)過程中都注意到了與其他自動化控制系統(tǒng)的兼容，注意到了與工業(yè)設備運行要求的匹配。PLC技術的應用設備一般也可以很順暢的和電氣機械設備結合在一起，形成整體性的電氣設備集合，實現(xiàn)電氣設備和PLC設備的一體化運行。在現(xiàn)階段，我國已經出現(xiàn)了相當數(shù)量和類型的基于PLC技術的工業(yè)產品，能夠被使用于多種類型的電氣機械設備之中。這些種類繁多的PLC技術產品，一般都含有邏輯語句和數(shù)字語句的資料庫，能應對相對復雜的使用環(huán)境，能適用于多樣的使用背景。

1.2 PLC技術的特點

PLC技術已經被廣泛應用于電氣機械設備領域，隨著計算機技術的不斷發(fā)展和突破，PLC技術也隨之發(fā)生改變和革新。不斷變革的PLC技術已經被利用在相關電氣設備之中，并且隨著PLC技術與電氣相關設備技術的貼合程度的加深，PLC技術在電氣機械設備領域的被利用程度也在加深。PLC技術已經被使用于中央處理器、機動車內智能顯示器、機動車存儲器和電源等部件中。在PLC技術系統(tǒng)被不斷使用和反饋中，PLC技術也在不斷被改良，被改造地更加實用，更加便利用戶。PLC系統(tǒng)可以在相對復雜的使用環(huán)境中被使用，其對環(huán)境的要求不高，對技術設備的要求也不高，其本身的使用規(guī)則也相對明確和簡單，可以很迅速地被工作人員所熟悉和掌握。PLC技術的應用可以減輕工作人員的工作壓力，減少電氣設備的工作強度，提升設備單位時間內的工作質量。PLC技術已經是較為成熟的技術，其相關的配套使用設備等硬件設施和配套使用程序等軟件設施都已經比較完備，可以迅速適應不同類型的使用需要，滿足不同客戶的不同目標。PLC技術由于需要較為簡單的使用要求，PLC技術在使用中可以實現(xiàn)機械設備的穩(wěn)定運行，使機械設備具有較強的抗干擾能力。使用PLC技術的控制程序能夠在自主運行中自動糾錯，隔離運行錯誤的程序，清理一定程度內的故障，使機械設備的維護和持續(xù)運行變得相對簡單。但是PLC技術在被使用中需要相對穩(wěn)定的電力供應狀況。在利用PLC控制程序的電氣機械運行中，如果電源部件出現(xiàn)問題停止運作，或者是外部電力供應出現(xiàn)問題，無法供應電能，PLC控制程序就會出于自有機制自動停止電氣機械設備的運行，暫停工業(yè)生產過程。

2.PLC技術在電氣機械控制應用中的作用

2.1? PLC技術的普適性

PLC技術的運用具有普適性，其普適性源于PLC指令的相對明確和簡單，源于PLC指令的編程語言的簡潔性。底層技術的選擇越簡單和明確，上層的指令集越容易實現(xiàn)邏輯自洽，越容易產生強大的功能。簡潔和邏輯性強的PLC控制程序容易實現(xiàn)設備運行過程的相對無錯，減少運行錯誤的出現(xiàn)。即便在運行過程中出現(xiàn)了一些PLC程序錯誤，工作人員也可以根據(jù)簡單的控制程序代碼找到錯誤，改寫程序內容。相較于復雜的控制程序而言，工作人員可以快速掌握PLC程序的編寫方法，學習PLC程序的糾錯方式，相對輕松掌握在現(xiàn)場調試中進行程序錯誤發(fā)現(xiàn)和更改的妥善方法。當PLC程序運行錯誤時，現(xiàn)場工作人員可以不拆卸檢查電氣設備本身，可以只根據(jù)控制程序的終端顯示內容發(fā)現(xiàn)程序中有錯誤的內容。現(xiàn)場工作人員可以根據(jù)顯示的錯誤內容和隔離運行的程序模塊，改寫程序并調試程序的運行，使改寫后的程序和機器運行相適應。PLC控制程序也具有良好的用戶便利性，工作人員在安裝調試PLC控制程序的過程中可以利用其自帶的安裝調試程序，方便程序的快速安裝和使用，減少使用PLC程序的技術成本。PLC程序通過對其自帶的軟件數(shù)據(jù)庫的使用，減少了電氣機械運行對機械控制部件的使用效率，縮短了電氣機械全運行時間，增強了電氣機械的運作效率，減少了能耗，可以增強企業(yè)的利潤獲得能力。PLC技術的大量運用可以幫助企業(yè)規(guī)范化生產流程，固定生產規(guī)格，強化類型產品的生產能力。

2.2? PLC技術的抗干擾性

首先，PLC程序本身的邏輯語言是簡單的，邏輯過程是清晰的，整個程序的運行和糾錯過程都是相對明確的。因此，PLC程序本身就不容易產生錯誤和被干擾。其次，PLC程序中包括了大量的軟件內容，包含了子控制系統(tǒng)，能夠在運行中使用子控制系統(tǒng)控制電氣機械的運行，減少對機械部件部分的使用，減少機械設備線路故障的發(fā)生概率，使電氣機械的運行具有相對其他控制系統(tǒng)下的機械的抗干擾性。 PLC控制與繼電器控制相比較，因為PLC控制較少使用繼電器進行信號輸出和控制，因此PLC控制比繼電器控制有更好的可靠性。更好的可靠性，更強大的抗干擾性，使得PLC技術能應用在干擾強烈的生產環(huán)境中，能應用在不利于產品生產的落后環(huán)境中，能保證產品的生產質量和生產效率，保證產品規(guī)格符合客戶的要求。

2.3? PLC技術的易操作性

當PLC程序的運行時間加長時，PLC程序會產生一定的錯誤，這是由程序運行的規(guī)律決定的。電氣設備在長久的運行中，也會產生一些運行故障，這也是符合實踐規(guī)律的。PLC技術的易操作性體現(xiàn)在工作人員可以利用PLC程序，檢測電氣設備的確切運行故障，發(fā)現(xiàn)故障產生的原因，找出故障發(fā)生的相應代碼，通過改寫代碼來解決電氣機械的故障。如果故障無法通過PLC程序的改變來解決，工作人員也可以通過程序了解故障的硬件原因，加快故障被解決的效率。而且，PLC程序具有自我糾錯的能力，可以在發(fā)現(xiàn)電氣機械故障的同時通知工作人員，利用自我修復能力嘗試解決運行故障。

2.4 PLC技術的自動性

隨著我國科技的進步和大型基礎設施的建設，大量的高度復雜和體型龐大的電氣機械設備開始出現(xiàn)和被利用。大型設備在運行中更容易出現(xiàn)較為復雜的綜合性問題，發(fā)生問題時，工作人員利用傳統(tǒng)機械檢測方式不容易找出機械的故障部件，不容易解決故障問題，維修機器時也不容易進行操作。即便是臨時解決了電氣設備的故障，設備在之后的運行中出現(xiàn)返修的幾率也很高。PLC技術的使用可以自動化大型設備的檢修程序，自動追蹤故障，自動鎖定故障，自動操作解決故障，提升故障解決的效率，降低設備故障的返修幾率。

2.5 PLC技術的易監(jiān)測性

使用PLC技術的控制程序能在發(fā)現(xiàn)運行問題時隔離發(fā)生問題的部分并及時將問題反饋給控制中樞，使工作人員及時了解到電氣機械設備發(fā)生了故障。PLC技術具有容易監(jiān)測設備運行的性能。目前較為流行的PLC控制程序都擁有較為周全的控制模塊，能監(jiān)測電氣機械設備的全過程，能監(jiān)測電氣機械設備的全部運行部件。全面的控制和監(jiān)測幫助工作人員實時掌握電氣機械設備運行信息，減少電氣機械運營成本。

3.PLC技術在電氣機械控制應用中的實例

3.1 PLC技術在數(shù)據(jù)控制領域的應用

數(shù)據(jù)控制技術被普遍利用于機器生產和加工領域，PLC技術為數(shù)據(jù)控制技術的應用提供了充分的技術支持，促進了數(shù)據(jù)控制技術的變革與發(fā)展。在市場上較為流行的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)主要有直線、連續(xù)和點位三種類型。利用數(shù)據(jù)控制技術進行生產經營活動，就是主要運用以上三種類型的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。具體而言，在機床加工領域，工作人員主要利用點位數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以幫助工作人員穩(wěn)定施工位置，多角度進行加工，利用PLC技術確定加工部位和工藝等。數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)主要依靠兩種方法，一種是單板機式方法，另一種是全功能式方法。PLC技術可以被廣泛應用在兩種數(shù)據(jù)控制模式之中，PLC技術被運用在全功能型數(shù)據(jù)控制模式之中，可以綜合實現(xiàn)數(shù)據(jù)控制工作，提升數(shù)據(jù)控制的效果。PLC技術被運用在單板機式數(shù)據(jù)控制模式之中，可以特定實現(xiàn)不同層級的技術方面的需求，根據(jù)現(xiàn)實情況的需要變更數(shù)據(jù)控制模式，改善數(shù)據(jù)控制模式。

3.2 PLC技術在開關量控制領域的應用

一般的電氣機械開關量系統(tǒng)都采用多個繼電器進行開關量的控制，但是此種方式的選擇會使得機械運行過程貫穿多個不同的控制線路，電子通路的接觸點也會較多，換言之運用此種方式控制開關量，發(fā)生線路故障的可能性會比較大。即便沒有出現(xiàn)線路等方面的故障，采用繼電器方式的開關量控制模式也會使電氣設備的機械運行更容易受到外部環(huán)境的影響，使開關量控制的正常與否受到多個不確定因素的影響。改良開關量控制方式，降低繼電器的使用比例，運用PLC技術優(yōu)化開關量控制，可以促進開關量控制系統(tǒng)的效率提升。

3.3 PLC技術在順序控制領域的應用

電氣機械設備在長期的運行過程中，一般而言會出現(xiàn)一定數(shù)量的機械故障。程序運行的時間的延長也會帶來程序錯誤的產生。這就要求電氣機械設備在運行中要有一定程度的容錯率。因為再相對完美的電氣機械也會產生運行錯誤，運行錯誤的出現(xiàn)頻率與設備的總運行時間成正比。利用PLC技術對電氣機械設備進行順序控制，可以降低電氣設備運行錯誤的出現(xiàn)頻率，降低企業(yè)的經營成本。

3.4? PLC技術在閉環(huán)控制領域的應用

電氣機械設備的中央處理器在輸出電氣運行數(shù)據(jù)后進行分析、處理，再將被處理后的新數(shù)據(jù)和指令傳輸進中央處理器中，以形成新的指令集，這一過程可以被稱為電氣機械設備的閉環(huán)過程。閉環(huán)過程中，信息被中央處理器進行處理和再處理兩個環(huán)節(jié)是最為重要的，會影響整個閉環(huán)控制系統(tǒng)的效果。PLC技術被運用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，當閉環(huán)控制系統(tǒng)運行時，PLC技術可以幫助系統(tǒng)程序更快速、更高效地進行各種數(shù)據(jù)的搜集、記錄工作，輸入電氣設備運行指令，反輸入電氣指令運行結果，再輸出新的電氣設備運行指令，幫助閉環(huán)控制系統(tǒng)能實時根據(jù)數(shù)據(jù)變化修改運行指令。

3.5 PLC技術在控制機床方面的應用

PLC技術產品能被用來控制檢測機床的運行，能夠實現(xiàn)對機床運行的全過程檢測和隨時指令修改的目的。PLC技術在機床方面的應用是實現(xiàn)機床運行問題被快速發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)機床運行問題被快速準確解決的重要手段。PLC技術使得機床運行故障的發(fā)現(xiàn)不再被動，運行故障的排除不再緩慢和不確定。PLC技術的運用使工作人員在工作中還未發(fā)現(xiàn)機床運行故障之時，就收到PLC控制程序傳輸過來的故障信號，PLC控制程序會及時排除故障或者停止機器運行，直到故障被排除，這降低了故障機床的繼續(xù)生產不合格產品的可能性，降低了企業(yè)的損失。PLC程序的及時預警功能減少了工作人員的故障反應時間，降低了工作人員的工作難度和強度，使工作人員及時明白機床的運行出現(xiàn)了故障，明白故障的自動處理程序，明白故障被處理完成的明確時間和效果。PLC技術在機床領域的應用解放了工作人員，使工作人員從一線體力勞動者轉變?yōu)楸O(jiān)督者和管理者，管理監(jiān)督機床設備的運行。

3.6 PLC技術在拉絲設備方面的應用

拉絲設備的使用是相關產業(yè)經營者不可節(jié)省的生產步驟。不采用PLC技術為主體的電氣控制程序，而使用人工手段進行拉絲設備的操作，是很長一段時間內的業(yè)界主流。隨著PLC技術在拉絲設備領域的廣泛應用，拉絲設備擺脫了被人工操作的境遇，擺脫了故障排除的長耗時問題，使設備的使用和故障的排除都變得相對容易。PLC技術在拉絲設備領域的相對成熟的應用避免了企業(yè)資源的過度浪費和生產環(huán)境的不穩(wěn)定。PLC技術可以幫助拉絲工作人員在設備的使用中及時搜集物理拉絲過程中的各部分數(shù)據(jù)，根據(jù)拉絲物理數(shù)據(jù)形成控制數(shù)據(jù)，將控制數(shù)據(jù)搜集整理后再輸入到中央處理器之中，將中央處理器處理后的數(shù)據(jù)再反饋給工作人員。工作人員能夠根據(jù)PLC技術數(shù)據(jù)綜合判斷拉絲設備的總體運行情況，提升拉絲設備的運行效率，降低運行成本，進而增加企業(yè)利潤。

結語：

PLC技術被廣泛應用于電氣機械控制領域既是行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實情況，也是行業(yè)發(fā)展的未來趨勢，更是實現(xiàn)我國中高端工業(yè)設備的自動化的重要途徑。PLC技術被應用于電氣機械控制，促進了電氣機械的自動化水平的提升，促進了工業(yè)領域生產力的提升，促進了工農業(yè)資源的有效利用和節(jié)約，促進了我國產業(yè)競爭力的增強，為我國在世界市場范圍內的激烈競爭添加了力量。

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作者簡介：

李庭貴（1973-06）男，漢族，四川省瀘縣人，學歷：碩士研究生，職稱：教授，研究方向：機電一體化技術。

王莉 （1974-9）女，漢族，四川省瀘縣人，學歷：大學本科，職稱：副教授，研究方向：化工機械、機械基礎研究。

（瀘州職業(yè)技術學院機械工程學院，四川 瀘州 646000）