機(jī)械電氣控制裝置PLC技術(shù)的應(yīng)用研究

辛紀(jì)威

（華北理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械系，河北 唐山 063200）

經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展使得社會(huì)對(duì)于勞動(dòng)力效率要求提出了更高的要求，很顯然傳統(tǒng)的純機(jī)械模式已經(jīng)很難滿足需求，不能徹底解決現(xiàn)在高強(qiáng)度的工作條件下生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力之間的矛盾。從我國(guó)當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程來(lái)分析，工業(yè)領(lǐng)域中最起碼在機(jī)械化電氣控制方面，PLC技術(shù)已經(jīng)日趨完善。這個(gè)控制技術(shù)雖然可以稱得上是個(gè)新技術(shù)，但其在機(jī)械電氣控制裝置方面的運(yùn)用卻得到了其他技術(shù)無(wú)法比擬的效果，尤其是在提升生產(chǎn)效率和滿足生產(chǎn)需要方面，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一件好事，同時(shí)PLC技術(shù)我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)也有不可忽視的作用。

1 機(jī)械電氣控制發(fā)展現(xiàn)狀

二十世紀(jì)九十年代之后，為順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)，自動(dòng)化技術(shù)就不得不進(jìn)行第三次技術(shù)發(fā)展。前兩次的發(fā)展分別是以微電子技術(shù)為基石，模擬信號(hào)為導(dǎo)向的控制系統(tǒng)與以高速運(yùn)行計(jì)算機(jī)為基石，I/O功能模板為導(dǎo)向的控制系統(tǒng)。而第三次自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展是以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基石，計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)集成為導(dǎo)向的控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)發(fā)展得到的最終結(jié)果就是編程控制器的產(chǎn)生，也就是所說(shuō)的PLC。

早在二十世紀(jì)七十年代，PCL就在工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始了應(yīng)用，在汽車工業(yè)的運(yùn)用尤為成功；那么進(jìn)入九十年代，也就是自動(dòng)化技術(shù)第三次發(fā)展的過(guò)程時(shí)，PLC的功能得到了極大的提高，無(wú)論是運(yùn)算速率還是控制功能都達(dá)到了一個(gè)新的階層，也就是向著儀表到電氣到計(jì)算機(jī)控制一體化的方面行進(jìn)。就現(xiàn)在的形式來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)產(chǎn)品是連續(xù)成制性的，因此以PLC為基礎(chǔ)的PID和DCS也將得到大范圍的運(yùn)用。而建立在PLC技術(shù)上的控制系統(tǒng)將不單單是一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)，它將是一個(gè)嶄新的綜合性控制系統(tǒng)。

2 PLC技術(shù)的主要類型

（1）DCS集散型控制系統(tǒng) 。這是PLC技術(shù)，顧名思義其起到的作用就是對(duì)于機(jī)械電氣控制裝置的分散式控制。對(duì)于這種控制方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以把可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)降到最小，等于就是把裝置之中未知的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域給劃分出來(lái)，以此來(lái)做好切實(shí)的作用。

一般來(lái)講，DCS系統(tǒng)它從創(chuàng)造伊始就是為了保證機(jī)械電氣控制裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，并據(jù)此來(lái)達(dá)成有效運(yùn)用的目的。并且DCS系統(tǒng)是由PLC技術(shù)混合組成的，這也就意味著DCS系統(tǒng)可以依靠計(jì)算機(jī)來(lái)精確的獲取各地傳來(lái)的信息并進(jìn)行適當(dāng)有效的處理。最終保證對(duì)應(yīng)的控制裝置可以到最完美的狀態(tài)。要是機(jī)械電氣控制裝置產(chǎn)生了一些故障，那DCS系統(tǒng)這種分散性控制的好處就會(huì)立刻展現(xiàn)出來(lái)，系統(tǒng)將在瞬間得到故障信息并自動(dòng)調(diào)整控制裝置來(lái)隔離相應(yīng)的故障區(qū)域，如此就將最大的減少故障對(duì)于整個(gè)裝置的影響。

（2）FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。與DCS系統(tǒng)一樣，F(xiàn)CS也是運(yùn)用在機(jī)械電氣控制裝置的一種重要表現(xiàn)形式，而這個(gè)系統(tǒng)的重要作用依舊是確保機(jī)械電氣控制裝置可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展。其目的則是通過(guò)PLC技術(shù)建造出一個(gè)全新的通信網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)直接具有很強(qiáng)實(shí)用性通信網(wǎng)絡(luò)。這種通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成功之后，其具有的數(shù)字通信以及雙向性的特點(diǎn)就會(huì)直接給機(jī)械電氣裝置提供了十分優(yōu)越平穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大環(huán)境，并最終使得這些對(duì)應(yīng)的裝置可以在平穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)用，這也就達(dá)到了優(yōu)化機(jī)械生產(chǎn)的目標(biāo)。但是從整體角度看并不需要構(gòu)建什么全新通信網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)镕CS系統(tǒng)本身在機(jī)械化電氣控制裝置之中就是為了提供優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)性服務(wù)，這同樣可以促進(jìn)相應(yīng)的裝置功能可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下更加趨向于智能化的發(fā)展，并以此來(lái)完成相應(yīng)的任務(wù)，將設(shè)施的應(yīng)用效果大大提升。

3 PLC在電氣控制裝置中的應(yīng)用

PLC技術(shù)是控制系統(tǒng)方面的技術(shù)，它最基本也是應(yīng)用最廣的控制就是開(kāi)關(guān)量邏輯的控制，開(kāi)關(guān)量邏輯控制技術(shù)一直是繼電器電路支持的，但是PLC技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上取代了這一傳統(tǒng)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了次序與邏輯同步控制。開(kāi)關(guān)量控制技術(shù)影響的不單單是一臺(tái)設(shè)備，它影響控制的是一整條生產(chǎn)線。實(shí)際上在工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程中，變量太多了，包括溫度、空氣濕度等等，它們一旦出現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的效率就一定會(huì)受到或多或少的影響，那么應(yīng)用PLC技術(shù)就可以很好的解決掉這個(gè)問(wèn)題。

（1）集中式控制應(yīng)用 。集中式控制系統(tǒng)的中心依舊還是PCL系統(tǒng)，只不過(guò)在這個(gè)功能較強(qiáng)的PCL系統(tǒng)主體之上再增加一些其他的設(shè)備，這些設(shè)備相互間由一定的運(yùn)行順序以及組合方式來(lái)形成一套既定的程序。在這個(gè)集中式控制系統(tǒng)的組成上我們可以清楚的看出建造單一的PCL系統(tǒng)性價(jià)比并不高，集中式系統(tǒng)處理成本較低以外，運(yùn)行效率也很高。那么好事也不可能都讓這個(gè)系統(tǒng)占了，集中式控制系統(tǒng)有一個(gè)致命的缺陷。

（2）分散控制系統(tǒng)應(yīng)用。對(duì)于分散控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以和集中式控制系統(tǒng)進(jìn)行比較研究。分散控制系統(tǒng)中所有的控制對(duì)象都是各自為營(yíng)，但是PLC之間是可以通過(guò)傳遞相應(yīng)的信號(hào)來(lái)達(dá)到連鎖效應(yīng)的效果，并最終完成分散控制系統(tǒng)的控制任務(wù)。分散控制系統(tǒng)運(yùn)用的是多個(gè)生產(chǎn)線的控制方法，而這些生產(chǎn)線都是通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行連接的，因而不同對(duì)象的PLC控制也是不同的。所以當(dāng)某個(gè)對(duì)象出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)于其他生產(chǎn)線沒(méi)什么影響，更談不上影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

（3）運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用 。在整個(gè)電氣控制系統(tǒng)之中，傳統(tǒng)的控制模式是向控制對(duì)象直接進(jìn)行作用。但新型的控制模式則不然，它是通過(guò)運(yùn)動(dòng)模塊來(lái)主導(dǎo)，也就是通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的任務(wù)，因而PLC成批的被運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)控制中。對(duì)于數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，PLC可以有大量的處理方法，除了傳輸、運(yùn)算以及變更等簡(jiǎn)單方法，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集及分析。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于PLC技術(shù)而言，無(wú)論是在技術(shù)含量上還是對(duì)應(yīng)的設(shè)備質(zhì)量上都有著很高的要求。這就需要機(jī)械電氣控制裝置能夠?qū)CL實(shí)行相應(yīng)的保護(hù)措施，而這對(duì)于機(jī)械電氣控制裝置的自身進(jìn)化來(lái)說(shuō)也可以起到相應(yīng)的技術(shù)支持，或者是直接的優(yōu)化作用，提高運(yùn)行過(guò)程中的精確性以及穩(wěn)定性，并對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)起到極大的促進(jìn)作用，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。

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