PLC技術(shù)及其在機械電氣控制裝置中的分析

海軍航空工程學院青島校區(qū) 唐元恒 張 玎 王占勇 劉振崗

PLC技術(shù)及其在機械電氣控制裝置中的分析

海軍航空工程學院青島校區(qū) 唐元恒 張 玎 王占勇 劉振崗

計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為機械生產(chǎn)加工方式的改革創(chuàng)新提供了技術(shù)支撐，機電一體化已經(jīng)成為機械電氣控制系統(tǒng)必然發(fā)展方向。作為機電一體化中的核心技術(shù)，PLC技術(shù)具有抗干擾能力強、功能強大、運行穩(wěn)定、適應(yīng)性強等眾多優(yōu)點，在提高機械電氣控制裝置工作性能和運行能力方面，發(fā)揮著不可替代的作用。通過對PLC技術(shù)在及其在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用加以分析，可以確保其應(yīng)用優(yōu)勢的有效發(fā)揮，對推動我國機電一體化發(fā)展和進步意義重大。

PLC技術(shù)；機械電氣控制裝置；FCS；DCS；設(shè)計應(yīng)用

傳統(tǒng)機械電氣控制系統(tǒng)自動化水平較低，不僅無法保證系統(tǒng)控制的精準化，影響機械生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，而且還需要大量的人力資源人工操作控制系統(tǒng)，人類工作強度較大。將PLC技術(shù)應(yīng)用于機械電氣控制裝置中，可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)機械電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化和改進，對于提高系統(tǒng)控制水平和控制力度是非常重要的，加快了機械電子控制技術(shù)的發(fā)展和進步。并且，隨著對PLC技術(shù)研究的不斷深入，該項技術(shù)變得越來越成熟，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于整個機械電氣控制領(lǐng)域，其實用價值得到了充分體現(xiàn)。

1.PLC技術(shù)簡要介紹

要想實現(xiàn)PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的有效利用，確保其應(yīng)用價值的充分發(fā)揮，就需要先了解其基本組成以及主要特點。

1.1 PLC結(jié)構(gòu)組成

PLC的中文名稱為可編輯邏輯控制器，其實質(zhì)是一種計算機，通過在可編程存儲器中設(shè)定運行程序和運算邏輯，能夠自動完成數(shù)據(jù)信號的采集、傳輸、分析，然后根據(jù)用戶發(fā)出的指令，對機械運行方式和工作狀態(tài)進行調(diào)控，進而完成整個生產(chǎn)加工過程。PLC結(jié)構(gòu)組成主要包括電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等幾部分，在這幾部分的相互配合下，實現(xiàn)對外部連接設(shè)備的控制。

1.2 PLC技術(shù)特點

PLC技術(shù)優(yōu)點眾多，首先，可編程邏輯控制器的質(zhì)量較輕、體系較小，使用和維修都比較方便，而且還能夠根據(jù)機械特點，對邏輯編程進行修改，實現(xiàn)與不同類型系統(tǒng)的良好對接，適用范圍較廣。其次，可編程邏輯器功能強大、性能優(yōu)良，能夠?qū)崿F(xiàn)對較為復(fù)雜系統(tǒng)的自動化控制，性能價格比要優(yōu)于繼電器。另外，PLC是借助計算機軟件實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制的，所用到的硬件元件數(shù)量較少，系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，大大減少了系統(tǒng)運行故障現(xiàn)象，運行穩(wěn)定性較強。PLC技術(shù)的眾多優(yōu)點，使得其在機械電氣控制裝置中具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢[1]。

2.PLC技術(shù)在機械電力控制裝置中的應(yīng)用類型

根據(jù)控制技術(shù)特點的不同，可以將PLC技術(shù)在機械電力控制裝置中的應(yīng)用類型分為兩種，包括集中式控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)兩種，要想實現(xiàn)PLC技術(shù)的有效應(yīng)用，需要對兩種應(yīng)用類型進行詳細分析。

2.1 集中式控制系統(tǒng)

集中式控制系統(tǒng)又叫做現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)，英文名稱簡稱為FCS，通過利用通信技術(shù)，將系統(tǒng)中組成中的所有硬件設(shè)施及軟件系統(tǒng)加以有效連接，形成一個整體結(jié)構(gòu)，能夠時時獲取現(xiàn)場情況，進而加以有效控制。FCS具有較高的開放程度，并且可以實現(xiàn)雙向互動操作，是當前機械電氣控制中比較常見的系統(tǒng)形式。現(xiàn)場環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)及通信節(jié)點，都是FCS系統(tǒng)中的重要組成，在設(shè)計應(yīng)用FCS系統(tǒng)時，需要嚴格遵循總線標準，并對各種數(shù)字化智能設(shè)備加以科學配置，才能實現(xiàn)對現(xiàn)場信息的采集、傳輸及處理。

2.2 分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)又叫做集散型控制系統(tǒng)，英文名稱簡稱為DCS，是從集中式控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。分布式控制系統(tǒng)通過構(gòu)建完善、全面的通信網(wǎng)絡(luò)，將所有設(shè)備及監(jiān)測控制節(jié)點加以連接，在管理中心對所有信息進行統(tǒng)一處理，然后再根據(jù)各個設(shè)備的實際工作情況，結(jié)合信息處理結(jié)果，將運行質(zhì)量反饋傳遞到各個設(shè)備，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)各個節(jié)點的單獨控制，既能夠保證信息處理的高度集中化，又可以加強對所有運行環(huán)節(jié)的管理力度，系統(tǒng)控制性能更加穩(wěn)定、可靠。DCS系統(tǒng)組成主要包括三個層級，分別為過程級、操作級和管理級，系統(tǒng)控制功能的發(fā)揮，需要依靠過程級來實現(xiàn)，包括過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表等幾部分；而操作級的主要作用是，通過可視化操作界面完成具體操作動作；管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)，是DCS系統(tǒng)中更為先進的技術(shù)。

3.PLC技術(shù)在機械電力控制裝置中的設(shè)計應(yīng)用

在機械電力控制裝置中應(yīng)用PLC技術(shù)時，需要詳細的分析，才能確定最佳應(yīng)用方案，對系統(tǒng)起到更好的控制作用，確保PLC技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮。

3.1 科學選擇PLC技術(shù)應(yīng)用類型

因為PLC技術(shù)包括FCS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)兩種應(yīng)用類型，兩種應(yīng)用類型有著不同的特點，適用范圍也存在一定的區(qū)別，所以，在機械電力控制裝置中應(yīng)用PLC技術(shù)時，需要選擇最為合適的一種應(yīng)用類型，進而才能實現(xiàn)預(yù)期應(yīng)用效果。在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)先對機械電力控制裝置的運行特點進行全面分析，明確系統(tǒng)控制具體需求，對PLC技術(shù)兩種應(yīng)用類型的具體應(yīng)用效果進行預(yù)測分析。然后在從系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用成本、操作和維護難度、電能消耗情況等進行綜合對比，選擇最為合適的一種。總體來說，F(xiàn)CS系統(tǒng)相比于DCS系統(tǒng)，在各方面都具有一定的優(yōu)勢，所以，F(xiàn)CS系統(tǒng)在機械電力控制裝置中的應(yīng)用更加廣泛。

3.2 深入分析PLC技術(shù)原理圖

在確定具體的應(yīng)用類型之后，就需要對其技術(shù)原理圖進行全面、細致的分析。首先，需要將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖在圖紙上繪制出來，熟悉所有系統(tǒng)中所有設(shè)備及控制元件等裝置，并對工作原理及工作流程加以詳細描述，明確機械電力控制系統(tǒng)設(shè)計思路。其次，結(jié)合機械電力裝置運行特點進行重點考慮，注意系統(tǒng)設(shè)計中的各處細節(jié)問題，制定科學設(shè)計方案，將不滿足控制需求，或者不符合實際情況的環(huán)節(jié)加以排除。最后，還需要對設(shè)計方案進行多次檢查核對，找出設(shè)計不合理的地方并加以調(diào)整修正，確保設(shè)計原理的科學性，提高設(shè)計方案的可操作性。

3.3 科學選擇系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)的選擇與設(shè)計，是實現(xiàn)PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中有效應(yīng)用的最后一個環(huán)節(jié)，同時也是最為重要一步工作。只有選擇最為合適的系統(tǒng)技術(shù)，并嚴格按照系統(tǒng)原理圖及設(shè)計方案開展設(shè)計工作，才能確?？刂葡到y(tǒng)工作性能的良好性，使機械電氣控制水平得到實質(zhì)性提高。

3.4 PLC技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用實例

為了解PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的具體應(yīng)用，以選煤控制系統(tǒng)為例對其進行分析。煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)主要由進料系統(tǒng)和配料系統(tǒng)兩部分組成，其中配料系統(tǒng)的主要功能是對原料進行篩選分類。為提高原料篩選分類效率和精準度，可以在配料系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，通過在系統(tǒng)中裝設(shè)PLC主機，對個系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的收集，然后再將得到的數(shù)據(jù)反饋傳輸?shù)絇LC主機上，利用CPU對信息進行處理以及整合，再通過主機對構(gòu)成所有構(gòu)成集控系統(tǒng)的子系統(tǒng)進行自動控制，從而實現(xiàn)智能化、自動化、科學化的進行選煤工作。

4.結(jié)束語

機械生產(chǎn)加工控制要求的不斷提高，以及數(shù)字技術(shù)的不斷成熟和完善，都促進了PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的廣泛應(yīng)用，機電一體化已經(jīng)成為機械生產(chǎn)加工的必然發(fā)展趨勢。通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用類型，以及具體應(yīng)用策略進行分析，可以為該項技術(shù)在機械電氣控制裝置中的有效應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，對于其應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用價值的充分發(fā)揮具有重要意義，可以有效改善機械電氣控制裝置的工作性能，增強對機械生產(chǎn)加工的控制力度。

[1]王均斌.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(15:259-259.