探討PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

陳亞云

(江蘇省如皋中等專業學校 江蘇如皋 226500)

PLC技術是一種專用的數字程序控制裝置，通常作為中小型和中型電氣設備的核心構成部分。PLC技術對于控制精度要求較高，能夠準確、快速地執行任務，在自動化控制設備中，能夠完成復雜、重復的工作，因此PLC技術是現代自動化控制設備中不可或缺的重要組成部分。PLC技術有著諸多優勢，如操作簡單、穩定可靠、便于擴展等優點，同時其體積小、成本低、易于實現自動化，適應能力強等特性。隨著科學技術的不斷發展，PLC技術也在不斷發展創新。目前，PLC技術已經廣泛應用于各個行業之中，發揮了極大作用，機械電氣控制裝置是機械設備工作穩定與否的重要環節之一，也是影響機械設備性能與生產效率的關鍵因素。

1 PLC 技術的應用類型

1.1 集散型控制系統（DCS）

集散型控制系統（Distributed Control System，DCS）是指在計算機技術的基礎上，把所有的設備進行集中控制，并將其連接成為一個系統，從而實現對生產過程進行管理。DCS中使用的設備包括計算機、控制器、各種傳感器以及可編程控制器等。在工業生產中DCS會根據實際需求，自動對所需設備進行集中控制，與傳統控制方式相比，DCS系統具有以下幾個優勢：第一，DCS系統能夠通過計算機完成對生產過程的實時管理與監控；第二，在設計中使用大量傳感器和可編程控制器時，無需單獨設立相應裝置，同時還能實現生產過程的動態模擬、遠程操作和故障診斷等功能；第三，DCS 系統的人機界面更加直觀、友好，并實現了分布式的功能控制和集中式的圖形顯示；第四，在操作管理中采用統一的操作系統，避免了傳統方式下各個控制單元獨立運行所產生的問題。在當前經濟快速發展中，計算機技術發揮了巨大作用，DCS 系統作為一種新型自動化控制系統，將計算機技術與集散控制系統相結合已成為當前發展趨勢，如化工、電力、石油等行業都已建立了相關DCS系統[1]。

1.2 現場總線控制系統（FCS）

現場總線是由制造商和使用者，通過現場總線通信協議而建立起來的控制系統，其特點在于采用數字化的通信方式，使系統具有極高的靈活性和可靠性。通過現場總線控制系統，可有效減少現場布線面積，降低安裝維護成本。就目前發展形式來看，現場總線在實際應用過程中仍然存在著一定問題，例如：大部分企業為節約成本和方便管理，仍采用傳統繼電器、PLC等技術，這也使實際控制系統存在一定局限性與不足之處，無法滿足當今社會發展要求。隨著PLC 技術不斷改進與創新發展，其性能和功能也在不斷完善中，目前市場上已經出現了一些可編程邏輯控制器（PLC）產品、可編程序控制器（CPM）產品，這兩種產品均屬于FCS控制系統之中的一種。

2 PLC技術在機械電氣控制裝置中的作用

2.1 實現機電一體化

隨著社會的不斷發展，機械電氣控制裝置已經進入了自動化時代，同時機械電氣控制裝置的發展方向也逐漸向機電一體化方向轉變。目前，這種趨勢已經成為了不可阻擋的發展潮流，而在這個過程中PLC 技術起到了關鍵作用。PLC 技術已經取得了長足的進步，并且已經得到了廣泛應用和推廣，同時也解決了許多傳統控制方式存在的弊端和問題。PLC技術還可以實現機電一體化[2]。首先是其能夠實現輸入與輸出功能之間相互轉換；其次是可以進行程序編碼操作；最后是可以進行數據計算，并在此基礎上做出相應的決策與判斷；同時，還可以實現系統故障診斷和報警等功能，從而有效地提高機電一體化水平。除了上述功能之外，PLC 技術還可以實現軟件功能的擴展與數據存儲等功能，而且通過相關技術人員的努力和研究發現，在PLC技術中還可以應用大量的高級語言功能與先進工具等，如高級語言能夠對數據進行存儲和處理等。

2.2 提升抗干擾能力

PLC 技術的抗干擾能力，在一定程度上也影響了PLC自身的性能，在機械電氣控制裝置中，由于環境因素和工作頻率都會對PLC 造成影響導致其受到干擾。為了有效地減少干擾問題，需要在電路設計、硬件選型上進行控制。從實際應用情況來看，傳統機械電氣控制裝置中的抗干擾能力比較差，不能滿足當前工作要求，為了解決這一問題，可以從以下幾個方面入手：第一，選擇更強抗干擾性能的PLC 產品；第二，對電路板進行設計時需要提高電路板本身的抗干擾能力；第三，通過加大接插件之間的距離來提升抗干擾性。另外，針對部分機械電氣控制裝置中，受到干擾后不能正常工作的現象，可以從以下幾個方面著手：（1）對導線進行合理布線；（2）對一些電路進行重新設計；（3）對控制系統中容易出現問題的元器件進行更換等。

2.3 控制功能的實現

控制功能是PLC 技術的一個重要部分，其可以使機械電氣控制裝置具有更強的可擴展性，并且對環境變化具有較好的適應能力。從該方面問題進行分析，PLC 技術應用在機械電氣控制裝置中具有一定的優勢，能夠對傳統機械電氣控制裝置進行改進，并且在一定程度上提高了其工作效率。但是PLC技術在實際應用中還存在一定問題，這些問題是影響其發展的重要因素。由于PLC 自身存在缺陷和不足，所以要想有效地提高其應用效果，需要對PLC進行相應改進和優化，并提出相應的措施。要想提高PLC自身性能和使用效果，最有效簡單的方法就是對其進行改進，通過改進可以使其增加擴展功能和擴充能力，使其可以更好地滿足實際需求[3]。

2.4 實現自我檢測

機械電氣控制裝置中的PLC 主要分為兩種，一種是直接用于控制的PLC，另一種是用于監控系統的PLC。在具體的運行過程中，如果直接用于控制和監控使用，很容易出現故障問題，因此通常情況下會增加相應的檢測程序，從而實現自我檢測。但是在實際使用時需要對這兩個程序進行分別管理，如果只注重了檢測而沒有對程序進行管理，很容易造成程序混亂。因此，在實際的操作過程中，應該要注重程序的自我檢測與管理。首先，可以使用PLC 相關軟件對工作進行檢測；其次，可以對程序進行實時監控和管理；最后，在出現問題時需要及時根據操作日志來解決問題，同時還需要根據具體的使用情況，制訂相應的應急預案和故障處理方案。

2.5 簡化操作過程

在機械電氣控制裝置中應用PLC 技術，不僅可以降低機械電氣控制裝置的設計和施工難度，還可以簡化操作過程提高工作效率。目前，在機械電氣控制裝置中，應用的PLC 技術一般分為兩類：一是中小型的PLC，它主要運用在簡單、小型、簡單控制的場合；二是大型PLC，主要運用在復雜、大型的場合。但是這種類型的PLC 對外部環境和自身條件要求比較高，當出現干擾時會影響到其使用效果，因此，在實際應用過程中需要考慮到實際情況并且及時進行改進。此外，小型PLC 應用在機械電氣控制裝置中，可能會受到外部因素影響而出現問題，所以還要對其進行改進。第一，如果機械電氣控制裝置使用PLC 技術，在日常工作中如果出現干擾時可以對其進行軟件升級來解決。第二，如果機械電氣控制裝置使用小型PLC 來實現操作，先要先將其內部接線與外部接線相連接，然后將其放置于機器設備內部即可，但是這種情況下內部接線數量較多、接線繁瑣，且線路與外部接線連接時需要調整好位置，會使設備處于不穩定狀態之中[4]。第三，如果使用大型PLC 進行操作的話，首先要將其放置于機器設備外部，然后通過連接外部設備線路與內部結構連接，最后將內部結構與外部布線連接即可，通過這一方式可以減少機械電氣控制裝置中所用到的外部線數量，同時還能簡化操作過程、提高工作效率、降低工作難度。

2.6 故障的診斷與處理

在機械電氣控制裝置中會遇到很多問題，要求工作人員能夠及時有效地對出現的問題進行解決。當出現故障時為了避免造成更大的損失，需要先對故障進行診斷并采取相應的措施。在診斷故障時應該先排除部分主要因素，然后再對其進行仔細檢查和判斷。當確定其原因后再制訂出相應的處理方案。如果在修理過程中出現問題，可以及時、有效地采用一些措施來進行維護，以此達到良好的效果。要想確保PLC 技術在機械電氣控制裝置中，發揮最大的作用和效果，需要工作人員不斷地進行研究和探索，從而促進PLC 技術在機械電氣控制裝置中得到更好地發展和應用。

3 PLC 技術在機械電氣控制裝置中的具體應用策略

3.1 在設備安全檢測中的應用

在機械設備生產過程中，經常會出現設備安全檢測問題，如果不能及時對設備進行有效檢測，就會導致嚴重的安全事故發生。對此，應引入先進的PLC 技術實現安全檢測工作，主要包括以下幾個方面。

（1）可編程控制器工作原理。可編程控制器是一種智能化的機電控制設備，其具有多種功能，不僅能夠控制機械設備，還具有對電力系統的監測、報警等功能。（2）PLC技術的應用優勢。在機械電氣控制中應用PLC技術可以實現系統的簡化和優化。（3）提高數據處理效率和能力，利用PLC技術進行系統處理工作可以提高處理效率和精度，并有效減少數據傳輸量和數據傳輸時間與維護量，還能大大降低生產成本。（4）應用PLC技術需要注意一些問題。例如：在機器檢測時可以利用PLC技術實現對相關信息進行采集分析；利用PLC技術實現對數據傳輸過程中出現故障的及時報警等[5]。

3.2 在空氣壓縮器中的應用

在空氣壓縮機的應用中，PLC 技術具有較好的實用性，通過將PLC技術與機械電氣控制裝置進行結合，可以實現對空氣壓縮裝置的控制，通過對相關程序的設計和優化，可以實現對空氣壓縮過程的有效控制。在實際應用中，PLC 技術在空氣壓縮器中與機械電氣控制裝置進行結合，使其能夠實現對機械電氣裝置的控制，這種方式在實際應用過程中具有較高的效率，通過將PLC 技術和機械電氣控制系統相結合，能夠實現對空氣壓縮過程中氣壓變化和電機運轉情況進行有效控制，通過在該程序中添加PLC功能模塊，可以實現對相關程序的優化與設計。

3.3 在機械控制中的應用

隨著機械設備的發展，機械控制技術已經成為企業生產的關鍵，但是在具體應用過程中，傳統繼電器邏輯控制具有一定的缺陷，由于其硬件設備成本和維護費用也相對較高，所以不能滿足企業生產需求。再者，PLC 技術與傳統繼電器控制技術相比具有一定優勢。PLC 技術具有很強的靈活性和開放性，在應用過程中企業可以根據生產實際情況，對PLC 技術進行靈活修改和設計，從而滿足機械生產需要。另外，為了保證機電設備系統正常運行和順利操作，必須嚴格按照相關操作規程進行安裝、調試、編程等工作，并確保其程序穩定可靠運行。

3.4 在捻線機控制中的應用

在實際生產過程中，對于一些零件的連接往往需要采用捻線機進行控制，而傳統的機械電氣控制裝置會造成生產過程中經常出現斷線等現象，嚴重影響了生產效率和產品質量。運用PLC技術進行機械電氣控制裝置的設計和優化，能夠提高零件連接的可靠性和穩定性。具體來說，在設計捻線機控制裝置時，應該將PLC 技術應用于電氣控制中。在實際工作當中，PLC技術可以實現對捻線機的智能化控制，并保證整個過程的高效性。首先，需要對控制程序進行設計。為了確保捻線機斷線檢測功能有效運行，需要通過輸入模塊來獲取斷線檢測信號、輸出模塊來實現斷線檢測功能，同時還應注意程序的合理設計與優化問題。另外，為了防止在執行程序過程中出現死機問題，需要采用雙機熱備份策略來實現PLC程序與原電路之間的相互備份問題。

3.5 在開關邏輯中的應用

在機械電氣控制裝置中，通常會使用一些開關類的邏輯元件來進行控制，以實現各種邏輯功能。為了減少操作次數，減少系統運行時間，可以將PLC技術應用到機械電氣控制裝置中。通常情況下，當輸入端接到外部設備時，PLC技術會首先檢測設備是否通電，然后根據檢測結果開始執行相應的命令。由于PLC可以對輸入端進行準確的檢測和識別，因此在機械電氣控制中，運用PLC 技術可以降低操作人員的操作次數和難度，降低機械電氣系統出現故障的可能性，從而提高系統運行效率和質量。此外，由于PLC 技術具有極高的可靠性、靈活性以及較強的抗干擾能力等特點，因此在機械電氣控制裝置中可以廣泛應用該技術[6]。

3.6 在分散式控制系統中的應用

當前，很多工業企業已經開始逐步使用分散式的控制系統，這對于企業的生產效率和質量提升都具有非常重要的意義，但是在實際操作中，很多工業企業并不能達到預期的控制效果，主要是因為在工業生產中采用分散式控制系統存在一定局限性。首先，該系統結構過于復雜、成本較高；其次，該控制系統對通信質量要求較高，通信網絡在受到外界干擾時會出現大量故障。為了解決上述問題企業可以將PLC技術應用于分散式控制系統中，能夠有效降低機械電氣控制裝置中存在的問題，通過采用PLC 技術建立集中式控制系統之后，可以對設備進行有效監控和管理，從而有效提高了設備運行效率和整體質量。

4 結語

綜上所述，在機械電氣控制系統中，PLC技術的應用已經成為提高產品質量的重要方式。利用PLC技術不僅能夠提高機械產品的質量，而且還能減少機械設備運行過程中的故障。隨著我國科技的快速發展，PLC技術在我國機械電氣控制領域中的應用也越來越廣泛，要想更好地利用PLC技術，需要對其進行深入了解，并根據實際情況制定相應的應用策略，以此促進PLC 技術在我國機械電氣控制領域中健康、穩定地發展。