PLC技術在機電控制系統中的應用研究

張愛英，王明清

（山東省淄博市工業學校，山東 淄博 255400）

0 引言

科技進步使機電控制系統中涌入了更多先進技術，其中，PLC技術應用優勢較為突出，作為一種可編程控制技術，其不僅性能強大，可操作性良好，還具有運行狀態穩定的特點。當前，各行各業均有PLC存在的身影，通過將該技術應用到機電控制系統中，能夠在優化系統內部儲存結構的同時，有效完成數據調整以及分析工作，進而保障控制系統運行效果。

1 PLC技術概述

1.1 原理

PLC工作原理主要包括一個掃描周期，需要在嚴格控制速度基礎上，完成掃描周期。具體而言，進入輸入采樣階段，工作人員應借助PLC掃描技術，對存儲數據進行讀取，并統一將數據放入I/0地址符號中；進入用戶程序執行階段，工作人員應根據掃描程序，完成數據邏輯計算；在計算完成后，工作人員應在系統ram存儲區中，完成數據刷新工作，在確定得到相應的運行狀態后，即為工作流程順利完成。在這一過程中，掃描周期運行速度將會直接影響CPU執行指令執行情況。

1.2 特點

PLC技術具備數字化模擬功能，操作具有較高的便利性，但是因為技術有限，PLC技術研發存在一定的難度。但是近年來，科學技術發展使PLC技術得到顯著發展。通過將其應用在機電控制系統中，能夠有效簡化操作流程，并且該技術對操作人員專業性要求較低，確保工作人員能夠順利上手完成各項工作。PLC技術能夠在不改變原硬件設備的情況下，有效開展系統調試工作，能夠進一步降低設備應用成本，提升企業經濟效益，減少機電控制系統運行成本。同時，PLC技術可為機電控制系統提供調試工作，能夠及時發現系統中潛在的異常情況，并進行處理，確保機電設備運行穩定性。與傳統機電設備相比，PLC技術具有性價比高的特點，并且因為該技術具有良好的集成性，借助內外系統，可有效實現各項控制功能。同時，該技術系統操作簡單，具有較高的靈活性，能夠有機協調系統內部的平衡[1]。

2 機電控制系統下PLC技術應用

2.1 應用意義

2.1.1 有利于提升系統抗干擾能力

PCL技術具有較強的抗干擾能力，并且可靠性良好，通過與機電控制系統相結合，能夠有效保障設備控制能力，在最大程度上降低設備受到的干擾影響，確保設備運行效果。借助集成電路技術，PLC技術內部電路穩定性較高，與繼電器相比，PLC技術能夠減少接觸觸點的使用，可有效降低因為接觸觸點引發的故障問題。同時，PLC技術硬件具有一定的自我檢測能力，能夠在系統運行過程中及時發現存在的潛在問題，并發出警告，對問題部件進行記錄，并生成具體數據，便于工作人員進行處理。另外，借助PLC技術軟件，并配合故障自斷程序，能夠有效提升機電設備自保能力，與傳統機電控制系統相比，具有顯著優勢，可進一步提升設備抗干擾能力[2]。

2.1.2 有利于提升系統可操作性

對比傳統機電控制系統，在應用PLC技術后，能夠在降低系統控制難度基礎上，進一步提升系統可操作性。PLC接口相對簡單，編程語言也易被工作人員接收，其表達方式與繼電器電路圖基本一致，建立在有效邏輯運算組合基礎上，可有效保障程序運轉水平，進而降低系統工作難度，在工作人員對編程知識了解較少的情況下，也能夠順利完成各項工作，為系統運行創造諸多便利。并且結合行業發展趨勢，科學技術發展將會有效簡化程序設置，并進一步提升系統可操作性，確保各項復雜程序均能夠以自動化方式完成操作，在降低工作人員工作難度以及工作量的同時，有效提升程序運行精準度。

2.1.3 有利于提升系統功能性

科學技術進步使PLC出現了更多衍生產品，能夠進一步滿足程序運行需求。借助PLC技術，不僅能夠有效完成邏輯運算程序，還可以有效提升數據運算水平。近年來，行業內涌現了諸多PLC運算單元，通過有效應用PLC運算單元，能夠進一步優化系統指標監控水平，有效提升系統環境適應能力，進而有利于提高系統功能性。

2.2 PLC技術設計

2.2.1 硬件設計

工作人員應以實際出發，有效保障PLC技術應用規劃工作科學性，進而全面提升系統運行質量。在設計前，工作人員應明確系統控制對象，并根據系統運行需求，在了解系統工藝流程的基礎上，制定相應的任務目標。在控制器設計方面，工作人員考慮到系統結構，選擇西門子PCL作為控制器。該部分設計重點主要為伺服連接電路設計工作。借助驅動器端口，能夠使主電路順利與電抗器相連接。經端口連接，運動控制器可與驅動器相連。控制器設計電路包括以CPU為核心電路、輸入/輸出電路、通信接口電路、打印機接口電路、顯示電路、電源電路等。其中，以CPU為核心電路需要借助電磁閥通斷、電動泵調速，完成相應的控制以及管理工作。在電源設計方面，因為PCL控制器運行要求電壓應處于較低狀態，但是該控制器外部控制部件需要處于強電狀態，這也會導致控制器受到一定的影響。因此，工作人員應做好電源穩定性控制，并為電源提供相應的強弱電力供控制器[3]。另外，工作人員還要加強隔離工作，不僅將外部控制部件有效與供電電源相分離，還要將控制器電源與供電電源相分離，確保隔離有效性。本研究要求驅動器電源電壓保持在12～24V。在其他硬件方面，借助傳感器，能夠使模擬量向電信號轉變，并利用變送器，完成數字量信號采集工作，以確保系統在接收到控制信號后，能夠順利發布機械動作命令，使各項操作順利開展。

2.2.2 軟件設計

在明確具體PLC控制器的基礎上，借助電路硬件設計，并配合相應的軟件設計，經特殊運算指令，能夠準確完成系統程序編譯，并建立在有效硬件連線調試基礎上，實現系統自動化控制。在這一過程中，經軟件模塊化，做好子程序歸類工作，并圍繞主機，對整個控制過程進行集成處理，在控制系統中模擬各子系統運行情況，對系統可靠性進行驗證[4]。

2.3 PLC技術應用

2.3.1 硬件方面

因為機電控制系統涉及到多個方面，PLC技術用途也存在明顯不同，但是在設計思路方面基本一致，而這也有利于降低工作人員工作量，從而有效提升工作人員管理效率。但是在實際應用過程中，PLC技術不僅對系統硬件要求嚴格，對環境條件要求也較為明確，需要工作人員格外予以關注。具體而言，工作人員應做好環境溫度控制工作，確保溫度適宜性，以免受到溫度過高影響，導致系統運行以及轉換速度不足，使PLC技術應用效果受限。以硬件角度出發，在安裝PLC過程中，應避開發熱嚴重的元器件，以免影響PLC正常運行。同時，安裝位置還要避開陽光直射區域，要求區域內通風良好。在控制柜溫度較高的情況下，工作人員應借助強通風設備，有效促進控制箱溫度控制。同時，PLC應遠離具有腐蝕性的氣體，還要遠離可燃性氣體，以免腐蝕PLC元器件，引發爆炸事故出現[5]。

2.3.2 軟件方面

正常而言，外部環境因素是客觀存在的，往往無法避免外部環境對PLC應用的影響。因此，工作人員可以軟件著手，通過優化PLC軟件功能，提高PLC技術配合度，在優化控制系統穩定性的同時，有效強化PLC控制系統運行能力。對于機電控制系統而言，PLC技術應用控制功能主要體現在兩個方面，即過程、邏輯控制。

針對過程控制，PLC監控能力較強，能夠實現對系統運行的全方位、實時性監控，以溫濕度、流量作為監控重點，可確保工作人員能夠隨時了解系統運行情況，并確保各項運行數據被控制在可控范圍內。同時，借助1/0模擬控制器，能夠確保模擬量順利向數字量轉換，進而使A/D逐漸變為D/A，且建立在有效閉環控制基礎上，可確保模擬塊均得到有效控制。在上述工作完成后，PLC可實現設備運行監控工作，并實時性監控各項運行數據，記錄設備運行中存在的問題以及潛在風險，并通知相關工作人員進行處理。該類數據同樣可以用于日常維護使用，有利于促進保養工作及時、有效開展，確保各項內部維護工作均能夠得到有效數據支持[6]。例如，在系統溫度過高的情況下借助強通風裝置，能夠有效控制柜溫，確保溫度始終處于要求范圍內，使PLC控制系統能夠得到有效保護。

針對邏輯控制，借助相關邏輯運算符號，能夠有效完成電路邏輯運算，且建立在有效電路串聯基礎上，可進一步結合并聯、觸點，作為繼電器的替代品，有利于提升邏輯組合控制水平，既能夠滿足定時控制需求，還能夠滿足順序控制需求，可提升線路可操作性，在整體上降低系統操作難度，使電路運行時間得到最大化縮短，進而優化系統內部工作效率。同時，借助PLC技術，還能夠進一步改善程序控制靈活性，使程序控制能夠結合實際需求進行有效調整，有利于保障系統控制效果，并且在電路轉換過程中不需要重新對電路進行啟動、斷開處理，在改變邏輯運算組合基礎上，就可以啟動、運行維修程序系統，并結合實際需求進行滿足，可確保控制系統成熟化，優化系統整體運行水平。

2.4 有效性驗證

本文進一步對機電控制系統工作效率展開分析，并完成實驗驗證。為有效對比傳統機電控制系統與PLC機電控制系統管理效率，本文進一步引進第三方軟件負責系統，完成相應的驗證工作，確保驗證準確性。在具體實驗過程中，因為機電控制系統不同，在控制方法方面也存在明顯的區別，為有效確保驗證結果準確性，工作人員需要統一實驗條件，并做好參數控制。其中，要求實驗室溫度應保持在20℃，電壓應保持在24℃，共選取數據12個，需要進行20～220次實驗。

實驗結果顯示，應用傳統機電控制系統，系統管理效率在30%，而在應用PLC機電控制系統，管理效率可達到60%～70%，管理效率提升顯著，可有效滿足現階段行業對機電控制系統實際需求。

3 結語

綜上所述，通過在機電控制系統中應用PLC技術，能夠有效提升機電設備管理效率，并且能夠在最大程度上滿足設備抗干擾需求，有利于確保系統運行安全性以及穩定性，可有效優化機電系統設備整體運行質量。同時，在實際使用過程中，工作人員應將區域環境因素考慮在內，以PLC技術原理出發，有效促進PLC技術與機電控制系統相融合，進一步優化系統運行效果。