機電控制技術及運用分析

郭惠聰

摘要：本文大概闡述PLC控制的基本應用情況與特點等。重點討論在機電控制方面的運用，以電梯機電系統控制為例，分別討論PLC系統軟硬件方面的有關內容。通過分析PLC技術的現實運用，再度強調此類技術在機電控制的作用。以供討論。

關鍵詞：機電控制;PLC;提升機

引言

近些年，各領域的機電裝置及系統，均表現出較佳的自動化程度，使得大量工業生產環節，解放勞動力，提升作業的安全性與效率。基于此，對機電設備的控制方式，也從原本的傳統控制方式，發展成更具效益的PLC系統。下文以PLC為主要內容，分析現代機電控制技術。

一、PLC控制技術

（一）PLC特點

PLC屬于一項投入到工業領域自動化控制的計算機，本質上是一種計算機的控制技術。其和常規的微機類似，將CPU當成處理器，以完成運算及信息保存。PLC的運行特點，可歸納為：

一是穩定可靠，PLC不必運用過多的各類元件，實際接線并不多，并且運維難度低，修理的時長較短。同時，在PLC中擁有極為可靠的模式，比如冗余設計，切實提升運行的可靠性。PLC編程及操作等均極為簡單，通常不會出現操作失誤的情況。硬件配置上，運用高穩定性的舉措，比如斷電保護、屏蔽干擾等。軟件上則借助濾波及自身段等，保障基本的穩定性。

二是易操作，具體體現在：首先，PLC操作涉及到程序輸入及更改，而大部分編程器均能支持輸入及更改，同時還能顯示出相應資料，在規模較大的PLC中，還配備CBT屏幕。其次，編程便利，支持應用不同的設計語言。按照電氣技術員的角度來講，因為梯形圖和電氣的原理圖比較類似，所以其對此感到的理解難度較低。最后，便于維修，PLC帶有自診斷的性能，使得對于實際的后續運維技術員自身能力，有相對較低的標準。在系統出現異常后，能由軟硬件實行自診斷，迅速鎖定異常位置，方便維修。

三是靈活，具體反應在編程、擴展與操作上。首先，編程中可運用梯形圖、功能表圖等語言，由于處理方法的多元化，促使整個編程能夠靈活運轉。其次，擴展方面的靈活度是PLC最為突出的特征，能按照系統控制規模的差異，調整容量、功能等。最后，操作上的靈活度，促使對于機電系統的監視及控制，均比較簡單。

國內在此項技術上的運用時間角度，而從根本上來講，電頻控制是由常規PLC延伸而來，在落實其設計中，同樣需按照現實工作條件，開展實地設計，以保障機電控制和環境的適應度。相關的編程語言，能運用可視化的形式，而且程序設計者不必擁有極高的專業能力。同時，PLC電頻的機電控制下，操作員可通過觸摸屏完成控制，和常規的顯示器比較，提升人機交互的便利性。由于此項電頻控制的實際運用特征，讓其在諸多機電系統中，均有使用。

（二）PLC控制電梯

電梯機電控制中，利用PLC技術，可基于系統該軟件，完成自動化的控制操作，促使機電控制過程的可靠性得以全面提升。在PLC控制下，能直接取代選層裝置和大多數的繼電裝置，使得整個控制系統的架構，更為簡單，同時，連接線路的數量也隨之減少。在該種簡單的構成系統中，能夠應對各類比較復雜的機電控制任務，可根據現實需求，調整系統的控制功能。另外，PLC控制下，能對電梯的運行狀態，進行全天候監測，并可以及時發出報警信息，提升電梯的運行穩定性，同時方便日常檢修。此外，PLC控制支持進行群控調配及管控，能提升電梯的使用效率。如果在系統裝設并投入使用后，需要調整機電控制計劃時，無需改變原本的硬件線路，直接調整相關參數即可[1]。

二、PLC電梯機電控制的應用

本文以電梯機電控制為例，常規機電系統，配備的控制方法通常是以選層裝置繼電器為主。而在電梯運行的自動化程度持續加深中，所需的安全要求也比較高，原本繼電器的處理方法，應用問題逐漸顯現，具體為設計時間長、適應力不足等，給垂直交通的運行過程，帶來較多的隱患。另外，常規機電控制裝置，平日養護的任務量也較大，如果系統發生異常，會直接對正常作業造成干擾，并要經歷較長的恢復周期。如此種種，均無法滿足現代電梯運行要求。而借助PLC的運用，可切實處理以上不足。

（一）控制系統硬件

基于PLC的電梯機電控制系統，與其他形式的控制系統類似，均需包含信號與拖動兩塊。而該系統中，具體的硬件部分，涉及到主機、機械、指層器、主拖動與轎廂操縱盤等。對于此的設計思路，如下所述：

信號控制部分，通常是通過軟件達成，能輸入的信號指令包括：運行模式、光電脈沖、平層信號、層站召喚等。在電梯機電控制中，要求滿足的功能有：除底層與頂層外，其他所有樓層，均設置升降的呼叫按鈕，在轎廂達到指定樓層后，支持自動及手動的開關控制。在轎廂內部，顯示升降方向、當前樓層等。通常情況下，轎廂開啟后，會在相應樓層停留5秒左右，而后自動關上。乘客通過在轎廂中的控制盤下達指令，轎廂會根據樓層的順序，依次停站。另外，在PLC控制下，電梯還具備自動定向的功能，在通過轎廂內的按鈕進行控制中，如果指令對應的方向和當前升降方向不符，則會自動保持當前運行狀態，而后調整方向。

以單臺電梯形式為例，支持進行手柄、按鈕及信號等諸多控制方法，對于乘客電梯，絕大部分是集選控制模式。一方面，在轎廂下集選控中，全部設定在內轎廂及廳門均能實施下行控制。而在轎廂正在上行中，僅服從轎廂的控制，直到頂層，隨后自動調整方向，服從包括廳門在內的控制。另一方面，全集選的控制模式，會服從全部廳門與轎廂的控制，在上行過程中，會完成所有的向上控制，達到頂層后，開始應答下行的控制指令。在確定I/O的點數中，比如是七層電梯系統，要結合相應所需的控制開關，裝置通常會設置二十個輸入點以及十三個輸出點，以此支撐基本的機電控制，并保留10%-15%的冗余[2]。

（二）系統軟件設計

1.PLC選型

本文討論的電梯機電控制案例，其系統包含六層，涉及到較多的開關與模擬量。圍繞開關量控制的系統，通常呈現出的響應效率能適應電梯的應用需要。而且對于小規模的PLC，相較于模塊式，整體式結構實際投入的造價更少，同時占用空間也更小。基于對不同方面的考量，最終確定FX2N，該PLC的配置調整靈活較高，不包括主機模塊在內，能夠繼續擴展設置諸多其他的模塊，而且其控制的指令內容比較多元化，支持的指令數量多達百余條，同時落實指令的運行效率較高。另外，其能設置繼電裝置，同時，該系統應用預制配套的軟件，對應的編程語言，也比較豐富，能夠對系統實行動態監控。

2.主電路

以交流雙速電梯為例，在主電路中，設置專門用在電梯系統中的異步電動機，并搭配正反轉的接觸裝置，確保對轎廂進行不同垂直方向的控制。同時，還配有高低速的接觸裝置，支持轎廂運行速度的控制。此外，還有啟動加速裝置、減速制度裝置，控制制動狀態下的加速度。在供應電源后，轎廂會開始不同方向上的啟動，使啟動加速裝置實現通電，之后切除整個線路的電抗與電阻，保持轎廂的勻速運行。在轎廂停在相應樓層后，系統電機自動調整到低速狀態，同時開啟阻抗制動，以保持轎廂的低速上下行狀態。而后注意開啟減速的制度裝置，以把握電梯制動期間的強度，以免停車給轎廂內的乘客，帶來較差的體驗。電梯到達平層后，所有接觸均切斷[3]。

結束語：如今，PLC已然在電梯機電的控制方面，呈現出廣闊的運用態勢。而此從某種程度上證明了該項現代化技術，對于相關的機電裝置系統的升級改造，有一定的拓展前景。借助可視化的編程程序，提高機電控制的人性化程度，更好適應機電運行。

參考文獻：

[1]徐鳳輝.機電一體化中的自動控制系統設計[J].集成電路應用，2021，（10）：58-59.

[2]孫里洪.淺談機械自動化控制中的PLC技術[J].科技與創新，2021，（06）：116-117+119.

[3]解向陽，孔寧寧.智能控制技術在機電控制系統中的應用[J].造紙裝備及材料，2021，（06）：106-107+110.