PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

朱翠霞 鄧榮琦

（滕州市中等職業教育中心學校 山東省滕州市 277599）

伴隨著機械設備企業的生產過程越來越復雜，對于機械設備的自動化批量生產需求越來越強烈，而PLC技術則從中尋找到了屬于自身的發展方向，對機械電氣控制裝置的發展起到了至關重要的作用，以下內容中我將針對PLC技術在機械電氣控制中的應用進行詳細論述。

1 PLC技術的組成分析

PLC 的組成（如圖1）基本可以分為以下幾部分：輸入接口、輸出接口、存儲器、電源、CPU 以及外部設備編程器等。在PLC內部的各個獨立單元之所以能夠形成一個相對完整的整體，主要借助于電源總線、數據總線、控制總線以及地址總線之間的合理優化配置。在PLC 外部的各個獨立單元當中，想要形成一個相對完整的PLC技術系統，則需要結合控制對象的不同配置與設備，以及選擇一個科學的控制策略來實現。其中按照結構進行劃分，PLC 又可以分為模塊式與固定式兩種模式。

圖1：PLC 系統的組成

2 幾種PLC技術控制技術類型分析

2.1 集散控制系統

這種控制系統又可以成為DCS，主要是對危險性的管理、集中、分散以及顯示進行控制。DCS 借助于信息、自動化以及通訊等技術，依靠于固定的網絡環境對各個生產部門內部的控制與監測站互聯進行統一的管理和調度。從結構主體的角度出發，DCS 可以包括以下幾部分：即顯示裝置、控制系統以及通信總線。其中，通信總線在DSC 當中主要扮演著連接橋梁的角色，從而實現顯示與控制這兩部分的有效溝通。這種集散控制系統的主要設計原則為對信息的高度集中以及對危險的高效分散，從而實現信息數據的集中化發展，更加有利于生產過程中的優化與管理，因此逐漸成為了目前PLC技術發展的主要技術類型。

2.2 現場總線控制系統

現場總線控制系統又被稱為FCS，它是以通信網絡的形式存在，并且能夠將智能現場的設備、雙向傳輸、多節點的支持、數字式發展、總線式發展、多分支結構之間的互聯以及全數字通訊的雙向發展。現場總線控制系統從構成部分上來看，可以包括以下幾部分：即最底層的infranet 網絡、現場環境以及控制節點等，并以此為基礎逐漸生成一個相對完整的控制系統。現階段，現場總線控制系統在機械電氣控制裝置當中的應用逐漸受到了相關從業人員的重視，正在與集散控制系統齊驅并進，是PLC技術應用過程中必不可少的一種系統類型。

3 PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用分析

3.1 應用于DCS系統

DCS 系統又可以叫做集散控制系統，在進行集中顯示或者分散控制時，可以借助于微型處理器來實現，因此DCS 系統屬于一種全新的控制系統，能夠有效結合綜合協調能力以及分散治理能力。在DSC 系統當中應用PLC技術，不僅能夠轉變機械電子控制裝置現有的控制方式，還能夠實現對于計算機技術的高效利用，從而更好的控制工作現場以及監測站等位置。另外，應用于DCS 系統還能夠統一的針對分散在不同工作環節的機械電氣控制裝置進行高效管理，避免危險事故發生的可能，并且針對設備發生的故障及時提出解決方式，不對系統的正常運行造成影響。總體來說，就是PLC技術應用于DCS 系統能夠實現機械電氣控制裝置運行效率、質量以及安全性的有效提高。

3.2 應用于運行內燃機車

當內燃機真正投入使用之后，運行中的各項指數必然會出現不同程度的改變，盡管這些指數在固定范圍內變化不會造成安全隱患，但是一旦受到運行時某種因素的影響，導致運行指數變化過大，則會造成嚴重的安全事故，因此在PLC技術應用于內燃機車之前，需要針對運行過程中的每一個指數進行詳細的了解與收集，以便于操作人員更加科學的進行設備操作，提高安全性。另外，在內燃機中應用PLC技術進行控制時，在內燃機車運行時，內部柴油機械可以借助于傳動箱內的渦輪輸出進行液力傳動，而后通過對油路進行改變實現內燃機車運行狀態的變化，與此同時應當保障水溫、油壓等具體參數的標準性，盡最大程度提高內燃機車的運行安全。

3.3 應用于基本控制系統

當我們在基本控制系統當中應用PLC技術時，第一步就是要設計一個合理的應用方案，針對PLC技術與基本控制系統之間的聯系，在方案設計過程中，還需要充分結合每一個可能影響到基本控制系統正常運行的因素，對PLC技術進行合理的調整。比如：不同大小的設備型號、不同類型的通信信息、不同數量的電氣設備、具體的PLC技術等等。而后結合上述內容中的不同情況，對設計的方案進行圖紙繪制，進一步要求工作人員要具備一雙銳利的眼睛，及時發現圖紙中的不合理之處并加以改正，確保在基本控制系統當中應用PLC技術的規范性與正確性，提高PLC技術的應用效果。

3.4 應用于集成控制系統

集成控制系統在機械電氣控制裝置當中可以分為其他設備以及PLC 中央系統兩部分。通常來說，需要結合機械電氣控制裝置的實際需求，直接控制PLC技術中央系統以及不同的電氣設備，另外，從設計特點的角度出發，由于集成控制系統是依據中央結構進行設計的，因此普遍具備生產流程與結構相對簡單的特征，與此同時，這種簡單的生產流程與結構也具有極大的弊端，因為在這種結構當中，每一個設備之間都是相互連接的，所以只要有一個機械電氣設備發生故障無法運行，就會導致整合控制系統的癱瘓，而這時如果需要對系統進行維修則需要及時中止中央控制系統才能夠進行。

3.5 應用于邏輯開關的合理設置

機械電氣設備的整體控制以及調配是依靠與不同開關量之間的邏輯關系來實現的，這是不論是在何種系統當中應用PLC技術，都具有的鮮明特點。簡而言之，就是借助于PLC技術對原本設備當中就具有的繼電器系統的更換，從而實現控制機械電氣設備當中的每一條生產線、每一個機床。相較于傳統的控制系統來說，這種原理不再受限于只能控制單獨的某一部分，而是能夠針對PLC 當中的每一個模塊進行分析與挑選，從而保障機械電氣設備的開關量能夠完美匹配每一個模塊，進而實現整條生產線開關量的合理性。除此之外，這種原理還能夠使機械電氣設備當中各部分之間的調用與協調更加便利。

3.6 應用于故障的排查

PLC技術應用到機械電氣設備裝置當中之后，所構成的PLC系統能夠針對每一個設備的運行狀況進行檢查，而后形成清晰的數據信息傳遞給相關的操作人員，從而能夠使操作人員針對反饋信息作出正確的判斷，對每一個機械電氣設備甚至是整體機械電氣系統的可能性故障進行及時排查，因此只要發現故障發生時，則PLC系統可以在第一時間發出警報，管理人員也能夠在第一時間進入現場進行設備的維修與護理。如圖2所示。

圖2：PLC 系統故障排查

3.7 應用于生產變量的控制

對生產變量進行控制，實際上就是嚴格把控生產過程中的每一個模擬量。我們都知道，當機械電氣設備投入使用之后，生產變量能夠直接對生產過程造成嚴重影響，甚至直接決定著生產質量與生產效率。但是一般來說，在生產時，由于一條生產線當中往往會存在數不清的生產變量，并且工作人員很難預測生產變量的實際發展情況，這時就必須要利用PLC技術來有效控制這些生產變量，盡最大可能將它們控制在一個合理的范圍之內，保持它們穩定的狀態以及變化速度，提高機械電氣設備在生產過程中的高效性與穩定性。

4 PLC技術的有效應用舉例

4.1 空氣壓縮機群組的微機監控系統

在以往的空氣壓縮機群組當中，自身的控制核心主要以工控機或者單片機來操作，而這種情況下檢測性當中所收獲的測試數據不準，導致空氣壓縮機對于干擾的抵抗能力較差。這時應用PLC技術則能夠完美的解決這種問題，極大提高空氣壓縮機群組運行的可靠性與安全性。空氣壓縮機作為我國煤礦生產當中的重要設備，由于采用普通繼電器進行控制的群組較多，導致對于運行的監控與保護效率大打折扣，故障率極高也不利于后期的養護管理，阻礙了生產效率的提高。而目前已經有一部分空氣壓縮機群組開始應用PLC技術對進行控制與處理，能夠同時實現對高溫通斷、信號檢測以及壓力檢測的保護。

4.2 選煤廠集控系統

在一些選煤廠企業的控制系統當中，應用PLC技術不僅實現了集中與運行連鎖控制工藝流程當中的系統設備啟停，還實現了針對工藝過程中具體參數的閉環控制，發展至今逐漸在世界范圍內區域領先。這種工作的原理主要是選擇SIMATICTI545 芯片來作為控制內核，選擇SIMATICS70-300 來作為配煤系統。而后結合具體的功能需求，將系統當中的整體劃分為不同的系統構成。在以往的集控系統當中，通常設置三個集控室，而每一個集控室都具備單獨的PLC 主機，運行時互不干擾。而新型的集控系統則實現了一臺PLC主機進行控制，極大的提高了運行效率。

5 結束語

綜上所述，PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用不僅意義重大，其中還有許多未知的領域有待我們探索，因此需要相關從業人員不懈的為之奮斗，致力于PLC技術的有效應用以及機械電氣控制裝置的飛速發展。