PLC自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械電氣控制中的應(yīng)用

劉慶梅

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)在機(jī)電領(lǐng)域的發(fā)展取得了令人矚目的成就。其中機(jī)械電氣系統(tǒng)裝置的發(fā)展離不開(kāi)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與對(duì)控制理論的研究，機(jī)械結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)裝置的骨架，控制理論中相關(guān)算法的優(yōu)劣直接影響電氣控制能力水平。機(jī)電系統(tǒng)裝置是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，并運(yùn)用機(jī)械原理知識(shí)的多學(xué)科理論交叉的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械電氣控制;應(yīng)用分析

引言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式難以滿(mǎn)足當(dāng)前生產(chǎn)發(fā)展的需要，在這樣的背景下，各種類(lèi)型的電氣控制裝置系統(tǒng)被研發(fā)出來(lái)， 并投入機(jī)械電氣的實(shí)際生產(chǎn)中，為推動(dòng)機(jī)械電氣行業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，特別是PLC技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)型的控制系統(tǒng)中。

1 PLC 自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容概述

應(yīng)用PLC技術(shù)不僅能充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)信息的功能及作用，更能立足于使用方的需求進(jìn)行后期編程處理，甚至可直接利用各種程序完成相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)算任務(wù)。同時(shí)，接口應(yīng)用PLC技術(shù)能滿(mǎn)足輸入流程模塊與輸出流程模塊間搭建穩(wěn)定鏈接關(guān)系的要求，大幅度提升機(jī)電設(shè)備管理的有效性[1]。在PLC技術(shù)發(fā)展初期，其作用與繼電器一致，往往被視為繼電器管理平臺(tái)的替代，直至PLC技術(shù)得到研究深入后，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)及使用功能日趨豐富與完善，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備控制領(lǐng)域之中，能改進(jìn)機(jī)電控制設(shè)備運(yùn)行流程的不足。由此可見(jiàn)，結(jié)合機(jī)械電氣控制的特點(diǎn)，合理科學(xué)地應(yīng)用PLC自動(dòng)化技術(shù)非常關(guān)鍵。

2 PLC 技術(shù)在機(jī)械電氣自控制原理

PLC由可實(shí)現(xiàn)代碼編程進(jìn)行邏輯運(yùn)算的存儲(chǔ)器以及輸入輸出接口組成，采用掃描和中斷的工作方式，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行編程操作，將寫(xiě)好的代碼燒錄到PLC存儲(chǔ)器中。PLC在控制過(guò)程中主要應(yīng)用輸入模塊和輸出模塊， 輸入模塊用來(lái)連接PLC的輸入信號(hào)，接口是模塊輸入端。輸出模塊用來(lái)連接PLC直接控制的電子元器件，接口是模塊的輸出端。這是PLC硬件層面的結(jié)構(gòu)原理[2]，PLC硬件由電源、微處理器CPU（包括可讀存儲(chǔ)器與可寫(xiě)存儲(chǔ)器兩種組件）、輸入模塊硬件裝置、輸出模塊硬件裝置組成。軟件層面就是用戶(hù)自己去編寫(xiě)程序進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自身需求的功能。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

3 PLC 技術(shù)在機(jī)械電氣控制中的具體應(yīng)用

3.1 在煤炭電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

就煤炭工程中的機(jī)械電氣自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用來(lái)看，其中的礦井運(yùn)輸系統(tǒng)中就對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，這一運(yùn)輸系統(tǒng)自身的分布點(diǎn)線比較廣泛，借助PLC技術(shù)裝載機(jī)械充當(dāng)施工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的主力控制元件，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)PLC 系統(tǒng)的連接，構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于有相應(yīng)的系統(tǒng)規(guī)模和部分進(jìn)行自動(dòng)控制，還能夠?qū)嵤?duì)系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)部分和設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理。借助PLC技術(shù)應(yīng)用，還能夠針對(duì)相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程對(duì)相關(guān)系統(tǒng)控制器的邏輯程序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的相關(guān)項(xiàng)目數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)針對(duì)礦井管理信息系統(tǒng)的有效控制目標(biāo)。這樣在系統(tǒng)運(yùn)作的過(guò)程中，只要有故障問(wèn)題出現(xiàn)，PLC技術(shù)就能夠通過(guò)設(shè)定相應(yīng)的操作權(quán)限對(duì)各個(gè)控制站的子系統(tǒng)操作員進(jìn)行轉(zhuǎn)移和控制操作[3]。

3.2 故障排查功能

即便機(jī)械電氣設(shè)備的維修及保養(yǎng)水平日趨成熟，但是部分企業(yè)對(duì)于機(jī)械電氣設(shè)備維護(hù)的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，再者多數(shù)機(jī)械電氣設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)狀態(tài)，極易出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行障礙。一旦出現(xiàn)生產(chǎn)方面的故障則可能造成生產(chǎn)停滯的局面，從而影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。靈活運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)手段，則能夠顯著提高設(shè)備設(shè)施的故障處理效率。此外，應(yīng)用PLC技術(shù)時(shí)，可以通過(guò)設(shè)定參數(shù)及設(shè)計(jì)程序的方法，及時(shí)檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，充分發(fā)揮其排除故障的作用，大幅度提高生產(chǎn)的安全性及可靠性，保證故障處理效果。

3.3 PLC技術(shù)應(yīng)用于電子實(shí)用裝置

生產(chǎn)廠商通常將他們?cè)O(shè)計(jì)成體積小、重量輕、功耗低的裝置，這樣將方便將PLC電子裝置安裝在各種不同的機(jī)械電子裝置上，目的是為了方便用戶(hù)操作使用。以上做法對(duì)于實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)電一體化十分有利。PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中的廣泛使用，使這些安裝有PLC電子裝置的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)具有包括與或非邏輯門(mén)的運(yùn)算處理等眾多實(shí)用功能。此外，高速計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展推動(dòng)了PLC技術(shù)的硬件升級(jí)，使CPU的存儲(chǔ)器容量更大，運(yùn)算能力更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。機(jī)電控制系統(tǒng)采用了許多的集成控制電路技術(shù)，這種技術(shù)生產(chǎn)不需要耗費(fèi)大量資源與成本，并且內(nèi)部電路的基本性能十分優(yōu)越，穩(wěn)定性和魯棒性都十分強(qiáng)大，具備極強(qiáng)的抗干擾能力，這種抗干擾能力主要體現(xiàn)在，如果輸入信號(hào)中存在外界干擾信號(hào)，這種外界干擾信號(hào)主要是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，那么該系統(tǒng)的波形經(jīng)過(guò)短暫變動(dòng)后很快就會(huì)恢復(fù)到之前的穩(wěn)定規(guī)律的波形，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間影響輸出信號(hào)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。另外，如果系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，計(jì)算機(jī)不僅會(huì)第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，還可以自動(dòng)檢測(cè)出問(wèn)題所在，檢測(cè)的方式就是通過(guò)不同硬件的輸入和輸出信號(hào)的波形圖來(lái)檢測(cè)。

3.4 內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行

在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，各種指數(shù)也會(huì)出現(xiàn)一定的變化，這些數(shù)據(jù)指標(biāo)的變化在一定的范圍內(nèi)是安全的，同樣，如果在運(yùn)行的過(guò)程中，各種指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，就會(huì)給內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行帶來(lái)巨大的安全隱患，所以通過(guò)PLC技術(shù)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行中的各種參數(shù)進(jìn)行及時(shí)收集，幫助操作員對(duì)機(jī)械整體的運(yùn)行情況有清晰的了解。在利用PLC技術(shù)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行控制的過(guò)程中，內(nèi)燃機(jī)車(chē)的柴油機(jī)械能通過(guò)液力傳動(dòng)箱中的渦輪輸出功率，在機(jī)車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)把液力傳動(dòng)箱的油路的改變來(lái)改變機(jī)車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，比如前進(jìn)還是倒退，在內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行中，油路的控制工具是滑閥， 滑閥的動(dòng)作是由氣壓驅(qū)動(dòng)，所以在控制器上的電控閥門(mén)就是控制機(jī)車(chē)運(yùn)行的最主要的工具，所以在運(yùn)用PLC技術(shù)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車(chē)進(jìn)行控制的過(guò)程中， 必須要保證信號(hào)源的接電，司機(jī)控制臺(tái)接電，同時(shí)油壓與水溫等等都不能超過(guò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能保證機(jī)車(chē)的平穩(wěn)安全的運(yùn)行。

3.5 基礎(chǔ)控制系統(tǒng)

基礎(chǔ)控制系統(tǒng)是機(jī)械電氣裝置的基礎(chǔ)性組成部分，而應(yīng)用PLC自動(dòng)化技術(shù)必須以基礎(chǔ)控制為切入點(diǎn)，全方位分析機(jī)械電氣裝置的運(yùn)行流程及控制方式，再結(jié)合基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，兼顧其所需承擔(dān)的工作任務(wù)，進(jìn)行PLC技術(shù)設(shè)計(jì)，形成切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案后，根據(jù)設(shè)備間差異性，滿(mǎn)足自動(dòng)化控制不同設(shè)備基礎(chǔ)系統(tǒng)的要求。同時(shí)，設(shè)備類(lèi)型不同，其運(yùn)行狀況及基礎(chǔ)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式也不盡相同。因此，運(yùn)用PLC技術(shù)時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員必須提前掌握不同電氣設(shè)備及運(yùn)行模式等基礎(chǔ)信息，盡量在方案設(shè)計(jì)前期全方位了解及掌握設(shè)備的數(shù)量及運(yùn)作背景，并且在明確基本信息后開(kāi)展圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，PLC技術(shù)的使用對(duì)于機(jī)械電氣的使用有著十分重要的作用，本文的研究基于內(nèi)燃機(jī)的案例進(jìn)行分析，通過(guò)分析PLC技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)車(chē)的數(shù)據(jù)收集，機(jī)車(chē)運(yùn)行以及運(yùn)行優(yōu)化，緊急制動(dòng)等等方面進(jìn)行研究，找到PLC技術(shù)在機(jī)械電氣中使用的要點(diǎn)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還應(yīng)該不斷的嘗試?yán)肞LC技術(shù)到各個(gè)行業(yè)之中，通過(guò)針對(duì)性的利用各種全新的技術(shù)到生產(chǎn)之中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升，為我國(guó)的智能生產(chǎn)做出更多的有益的嘗試。

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