機電自動化控制中PLC技術的應用

摘 要：為了持續提升機電自動化控制水平，文章針對PLC技術的應用進行研究以及分析。研究在簡單探討PLC技術基本內涵的前提下，針對機電自動化控制系統中PLC技術應用表現出的兼容性以及抗干擾性等方面的優勢進行分析，同時，研究結合目前機電自動化控制工作中PLC應用涉及的系統抗干擾、數字濾波、人機交互界面等關鍵技術進行分析。在此基礎上，從開關量控制、閉環控制、順序控制等多個層面出發，針對PLC技術的具體應用進行探討。

關鍵詞：機電自動化控制 PLC技術 應用

隨著我國現代機電自動化控制技術體系的持續發展以及完善，為了提高機電自動化控制系統的運行效率，PLC技術憑借其在兼容性、實用性等多方面的優勢已經在機電自動化控制中逐漸推廣。PLC的全稱是可編程邏輯控制器，屬于典型的可編程控制技術，也是當下電子信息技術發展過程中所形成的全新成果，有著明顯的專業性特征。在PLC技術用于機電自動化控制系統的前提下，系統在運作期間能夠根據外界環境的變化自主進行，可以滿足不同環境下的操作以及運行需求。系統后臺形成的程序以及流程指令能夠變得更加多樣，可以借助專業的后臺軟件針對已有的運行數據進行規范化的搜集以及處理，從而在開關量控制、順序控制等方面發揮相應的作用。為此，文章針對PLC技術在機電自動化控制系統中的具體應用進行研究，從而為機電自動化控制的調整優化提供參考。

1 PLC技術概述

PLC技術作為典型的可編程控制技術，其中文全稱是可編程邏輯控制器，本質上是在當下的工業自動化控制系統中較為常見的一類數字化計算機。PLC在運行期間能夠實時轉化傳感器、執行器傳送而來的各種信號，在將其轉化為數字信號之后，可以通過初步處理逐漸上傳到執行機構或是顯示設備上，確保相關人員能夠針對自動化系統的運行狀態實時進行管控。PLC技術在運行期間完全可以針對已有的設備通過添加對應的程序或者是修改運行參數，保障在自動化控制系統過程中有著良好的適應性。PLC技術編程期間的語言較為簡潔，并且編程操作十分簡單，調試以及維護工作的難度相對較低，使得自動化控制系統的運行生產效率明顯提升。此外，PLC技術可以通過聯網以及組態管理進一步提高自動化控制系統運行的智能化水平，具體結構組成如圖1所示。

與之前傳統的機電自動化控制系統技術相比，PLC技術在方案設計以及參數調整等方面有著明顯的優勢，意味著相關人員能夠利用系統后臺及時監控機械設備的具體運行狀況以及關鍵參數[1]。在出現各種錯誤操作或者是系統故障時，后臺能夠根據數據變化自主進行診斷，提出相對應的解決措施，這也代表機電自動化控制系統的運行變得更加穩定。同時，計算機控制技術也能夠與PLC技術相互融合，通過引入智能化生產模式以及多樣化測量設備、傳感器，從而提供更加精確完善的數據，這也代表機電自動化控制系統可以在相關數據的加持下及時進行調整以及優化。

2 機電自動化控制工作中PLC技術的應用優勢

2.1 抗干擾優勢

PLC技術在用于機電自動化控制系統時，其應用形式大致可以分為軟件和硬件兩種，使其抗干擾性能水平相較于其他技術明顯提升。該項技術在應用期間通常會針對機電自動化控制系統引入分段式結構，這也代表系統運行期間的電源變壓器能夠與其他不良因素有效隔離，變壓器容量不僅有所提升，同時在運行期間可以避免因為電源電網運行而產生的干擾現象[2]。此外，在機電自動化控制系統運行期間，信號源以及信號線通常都會產生一定的信息差，PLC技術可以利用硬件過濾器對其進行處理，有效規避外部信號產生的干擾現象。隨著PLC技術的持續推廣以及應用，通過使用共模扼流圈以及濾波元件兩種元件，代表在運行期間的輸入濾波電路可以有效地規避因為電磁輻射產生的干擾。在機電自動化控制系統中引入的定時器這類設備不僅能夠有效地維護信號傳輸的穩定性，而且可以規避外界干擾信號對于信號傳輸產生的各種負面影響。

2.2 兼容優勢

PLC技術在應用期間可以通過使用邏輯運算處理方法形成對應的功能模塊，并與電源、內存等多個設備以及模塊共同發力，有效收集和處理各種數據以及信息，這也代表機電自動化系統的運行效率和質量能夠得到明顯提升。總體看來，PLC技術與其他的機電自動化控制技術相比，兼容性優勢表現得更加明顯，整個技術以及相關設備中的邏輯、運算、驅動等功能能夠針對多種類型的I/O模塊進行集成化處理，可以結合控制系統運行的具體需求進行系統功能升級以及拓寬。此外，單一化的平臺開發方法使得控制系統模塊能夠實現分布式操作的目標，可以根據外界的具體生產需求隨時添加各種功能以及插件。PLC技術在應用期間所使用的編程語言相對較為簡潔，意味著系統開發設計調試無需投入較多的時間成本，甚至可以在規避拆機現象的狀況下，對于控制方案進行升級。

3 機電自動化控制中所涉及的關鍵PLC技術

3.1 抗干擾技術

PLC技術在機電自動化控制系統中所具備的抗干擾優勢，與其抗干擾技術之間有著密切的聯系。總體看來，可以在系統的輸入端搭配使用光電耦合器以及電源濾波器或者將交流穩壓電源用于輸出端，又或者可以選擇將隔離變壓器添加到機電自動化控制系統中，這些方法都能夠有效地規避外界干擾因素對于整個系統運行產生的負面影響[3]。但在具體應用操作的過程中，卻需要根據實際的狀況，針對各項技術的使用效果以及可用性進行研究以及分析，從而選擇恰當的技術方案，確保機電自動化控制系統的運行效能能夠達到最佳狀態。

3.2 數字濾波技術

該項技術的本質便是在有效處理已經采集到信號的前提下，通過數據運算，將最終的運算結果進行應用，最終獲得所需的相關運行信號。數字濾波技術的應用要求相關人員根據已經采集到的信號狀況，科學地選擇濾波器。如果信號規模相對較大，可以選擇使用低通濾波器，反之可以選擇高通濾波器。在此之后，要根據目前機電自動化控制系統的運行狀況，科學地選擇相關設備。總體看來，系統的輸入輸出信號是整個濾波器選擇的核心因素，相關人員可以以此確定所需的設備類型以及參數。目前的機電自動化控制系統通常是以IR數字濾波技術作為核心技術，在系統輸入信號處于正弦狀態時，可以選擇使用低通濾波器，反之則可以選擇使用高通濾波器。

3.3 人機界面交互

在PLC技術應用期間，人機交互是以最為常見的觸摸屏作為交互界面。目前PLC系統中能夠使用的觸摸屏類型變得更加豐富，人機界面形式是以圖形化編程以及編程語言為主。目前在PLC技術應用期間，圖形化編程的應用變得越發普遍，能夠通過圖形化編程的方法，保障用戶將輸入到程序中的代碼進行轉化處理，在屏幕上直接進行操作。基于PLC技術形成的人機交互界面變得更加多樣，可以在合理設計以及安裝的前提下，由管理人員針對機電設備自主進行管控。

4 機電自動化控制中的PLC技術應用

4.1 用于開關控制

在機電自動化控制工作中，PLC技術的應用并非單純局限在邏輯設備轉換控制模式，而是可以通過程序邏輯的靈活使用，以此對各項控制節點進行精細化、智能化的管理。PLC能夠在各種執行任務的過程中，憑借其編程語言簡潔性以及編程操作的靈活性特征，針對之前形成的復雜控制邏輯進行轉化處理，使得系統中的功能模塊程序變得更加簡潔，這也代表在控制節點處理工作能夠有效避免因為控制器功能方面的限制而產生的性能問題。PLC技術能夠通過使用模擬量輸入以及數字量輸出兩種模塊，在機電自動化控制系統運行期間，實時搜集諸如溫濕度等方面的關鍵數據，根據外界環境以及生產要求下達控制指令，保障機電自動化控制系統能夠對于外界環境的各項參數變化有著較高的敏感性，第一時間作出改變[4]。在機電自動化控制系統中，PLC技術不僅能夠單純地針對物理開關進行控制，同時各項智能算法也能夠在實時收集并反饋數據結果的前提下，根據外界的環境變化進行自主調節。因為PLC技術在數據分析處理等方面有著明顯的能力優勢，可以在系統的操作界面執行各種較為簡潔且完善的指令，系統運行流程能夠基本處于正常狀態，各項節點的運行效率明顯提升。在機電化自動控制系統中，為了保證控制工作效果能夠達到最佳狀態，PLC技術通常會在整個系統架構中進行集成使用，能夠與傳感器、執行器等相關設備建立協同關系。

4.2 用于順序控制

在機電自動化控制系統中，PLC技術同樣能夠在順序控制方面發揮相應的作用，代表產品的生產過程有著明顯的協調性優勢。在順序控制過程中，PLC技術的應用同樣需要與電氣設備的自動化系統建立聯系，又是以現場的傳感器、主戰層和遠程層作為核心組成部分，在編程以及各項功能模塊有機組合的前提下，電氣設備的PLC自動化控制系統能夠根據外界的環境變化，優化已有功能模塊，進行遠程的順序控制，機電產品的生產效率和質量能夠得到保障。在PLC技術應用期間，相關人員針對現場傳感器、主站層以及遠程層合理進行調控以及分析，可以在實時搜集以及反饋相關數據的前提下，根據外界環境變化以及產品的生產要求，主動調整控制指令，使得機電自動化控制系統能夠根據外界環境變化實時進行調整，其運行變得更加穩定。

4.3 用于模擬量控制

隨著外界環境的變化以及運行時間的不斷延長，產品生產過程中的各種設備電流、電壓、溫度等參數也會出現明顯的變化。因為這些物理量正處于隨時變化的狀態，也被人們稱為模擬變量。在機電自動化控制系統中，PLC技術的應用能夠通過使用現代化傳感器，針對模擬量這類外部信號實時進行采集以及分析。考慮到控制系統只能夠針對數字量進行計算以及處理，可以借助PLC技術中的轉換器將其轉化成對應的數字量[5]。在系統后臺得到對應的數字結果之后，可以通過轉換器再次將其轉化為模擬量進行輸出。從整個機電自動化控制系統的模擬量控制層面來看，控制效果必然會受到信號轉換速度以及內容精度等多種因素的影響，因為PLC技術已經表現出了數字處理等方面的優勢，可以在完成轉化之后進行數字的基礎加減乘除等運算，并且開方、浮點這類高級運算也能夠根據實際狀況自主運行，信號轉換的速度和精度能夠滿足現有標準的要求，使得模擬量控制工作能夠達成預期的目標。

4.4 用于變頻控制

在整個機電自動化控制系統中，變頻控制作為其中的核心組成部分，PLC技術能夠針對電機的運行狀況及時進行調控。變頻器通常會在輸送機的控制環節發揮相應的作用，根據外界環境以及生產要求變化精確進行調速，這也代表在生產期間輸送機的速度基本能夠處于穩定的運行狀態。此外，在實踐操作的過程中，輸送機速度也需要根據外界環境變化進行調控，變頻器的使用能夠全面提高運行操作的便捷性。對射式光電開關作為一種較為常見的物塊檢測技術，通常也會在機電自動化控制系統中逐漸推廣，主要體現在裝卸以及輸送機這類設備中，能夠向檢測區域利用發射器發射對應的光束。在光線被阻擋時，接收器會對產生的信號進行檢測。同時，企業需要對對射式光電開關進行調整以及優化，如果檢測物體的透明度相對較差，則可以使用對射式光電開關進行檢測以及控制。

5 總結

現如今，在機電自動化控制系統運行期間，PLC技術憑借自身在可編程以及控制便捷等多方面的優勢逐漸得到推廣和應用，能夠有效屏蔽因為外界信號產生的各種干擾因素。同時，PLC技術也能夠與多種類型的I/O模塊進行兼容處理，可以根據外界環境的變化隨時進行升級以及調控。從機電自動化控制運行過程來看，PLC技術在應用期間，抗干擾技術、數字濾波技術以及人機交互界面變得越發完善，已經在開關控制、順序控制、模擬量控制、變頻控制等多個環節發揮相應的作用。相關單位需要根據機電自動化控制的具體要求，選擇使用相應的PLC技術，提高機電自動化控制的效果。

參考文獻：

[1]牟雪松，王新沅. PLC技術在機電自動化控制中的應用研究[J].儀器儀表用戶，2024，31（10）：70-72.

[2]柯麗媛.自動化控制系統中 PLC技術的應用[J].集成電路應用，2023，40（10）：228-229.

[3]陳炎炎. PLC技術在機電自動化控制中的應用研究[J].工程機械與維修，2023（05）：37-39.

[4]宋宏燕. PLC技術在機電自動化控制中的應用[J].集成電路應用，2023，40（06）：102-103.

[5]朱科平，曾閏平，江鵬，等. PLC技術在機電自動化控制系統中的應用[J].農業工程與裝備，2023，50（02）：35-36+39.