PLC技术在机械电气控制装置中应用

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摘要:为促进工业机械自动化、智能化发展，实现机械电气控制装置的稳定运行，介绍了plc技术的特点及应用类型，即集散型控制系统(DCS)和现场总线控制系统。指出了PLC技术在机械电气控制装置中的作用，包括实现机电一体化，提升抗干扰能力，广泛应用于各项工作，有效的自我检测，简化操作过程，丰富技术功能等。分析了PLC技术在机械电气控制装置中的应用，包括在设备安全检测、空气压缩器、机械控制、捻线机控制、开关逻辑、分散式控制系统、集中式控制系统中的应用。应将PLC技术融入机械电气控制装置中，在保障机械电气控制高效、灵活的同时，通过自主诊断与监测来减少机械设备故障问题，实现机械电气的有效控制。

关键词:机械;应用;PLC技术;电气控制装置

目前，传统的机械电气控制方法已无法满足实际工业生产的需求，亟需借助PLC技术转变机械电气控制形式，以更高的控制效率支撑工业生产。PLC技术应用具有可编程特征，运行中以微处理器为平台在电气控制装置中进行PLC技术融合，可促进工业机械运行、生产效率的提升。分析机械电气控制中PLC技术的应用，对于推动工业机械自动化、智能化发展具有重要作用。

1PLC技术的特点

PLC技术的应用提升了工业机械控制效率［1］。PLC又称为可编程控制器，其包括输出设备、存储器、编辑器、中央处理器、电源等，不同组成部分的作用不同。CPU是PLC控制器的中枢核心，可利用扫描方式接收输入装置的相关数据、状态信息等，起到编程器程序数据接收与存储作用，实现对PC运行、指令执行的诊断与分析;存储器装置主要是对系统程序、系统命令、模块功能、解释、子程序进行调动与管理，全面实时地存储控制系统运行参数，数据存储依托于编程器输入，无法以直接存储的方式进行数据管理;I/O部件装置(输入/输出)的应用主要是实现输入、输出装置或外部设备与CPU之间的连接，其功能主要为端子排列、功能模块执行、状态显示等;编程器是PLC系统在检查维护、功能开发、系统应用中的关键部件之一，PLC系统运行针对编程器，利用显示器展示内部参数信息，借助键盘输入来实现程序监视、调试、检查及编辑等。

2PLC技术在机械电气控制装置中的作用

2.1实现机电一体化

可编程逻辑控制系统使用的设备重量不是很高，无论是安装还是使用都较为轻便，可以实现互联网技术与计算机技术的深入融合，在计算机技术的支持下，各类机械设备的开发调试工作更加简单，可改善机器和电器的融合效果，促进电器与机械一体化，为机电一体化发展提供动力。

2.2提升抗干扰能力

传统的机械电气化设备控制的抗干扰能力不强，而PLC系统具有更强的抗干扰效果。传统设备受到外界因素的影响，整体稳定性会下降，无法发挥出应有的作用。而有效利用PLC技术可解决传统控制系统问题，减少不利因素对设备和系统的影响，提升抗干扰能力。

2.3广泛应用于各项工作

PLC技术应用范围较广，能够有效准确地对数据进行分析，将相关数据传输到电器系统中，优化整体控制工作。PLC技术能够与其他电气控制系统相结合，发挥出多种技术协同利用的效果，简化工作流程。

2.4有效的自我检测

PLC技术具有明显的优势，能够检测与控制机械电气装置的运行情况。当控制系统出现问题时，PLC能够实现自我检测，对问题情况进行及时报警，使工作人员快速查找到问题原因并及时做出处理，降低其带来的影响。利用自我检测功能，可避免各种因素的影响，更好地发挥作用。2.5简化操作过程PLC技术的操作步骤更简便，工作人员可快速完成控制工作，在短时间内了解操作流程，优化操作质量，提升机械电气系统的控制效果。利用PLC技术，操作人员的工作强度明显下降，可实现机械电气控制装置的自动化和信息化发展。

2.6丰富技术功能

在机械电气控制装置中利用PLC技术，能够获取更多的数字信息，对各种复杂数据进行有效处理。例如:机械电气控制装置运行信息，其可将多方面数据集中整合处理，在屏幕上呈现相关内容，工作人员可通过屏幕获取相关数据信息。如果电气设备运行出现问题，PLC技术能够及时有效进行检测，利用警报装置令设备停止生产。

3PLC技术的应用类型

3.1集散型控制系统(DCS)

DCS系统又称为集散型控制系统，其系统控制特点是高度集中化，能够对系统装置存在的隐患进行最大限度的分离［2］。机械电气控制应用DCS系统，可实现功能优化与管理优化。DCS系统以分散或集中形式进行电气控制装置的有效管理，其控制系统包括通信系统、计算机系统及控制系统模块，利用计算机技术实现对控制站、监测站信息的全面接收，通过信息采集与分析来达到控制优化的目的。若系统运行中出现装置设备故障，系统在接收信息后会自主进行故障分离，通过调整其他设备来达到实现系统稳定运行的目的。

3.2现场总线控制系统(FCS)

FCS控制系统利用自动化、智能化技术，实现对机械设备的整体控制，依托网络系统，以整体形式进行机械设备运行控制［3］。相较于其他控制系统，现场总线控制系统具有总线式、多向性的特点，结构较DCS系统更简单，能够实现对系统的灵活操控。FCS系统应用是实现机械电气智能化控制的关键，能够在保证电气控制质量、效率达到标准要求的同时，为控制系统创造更理想的网络环境。

4PLC技术在机械电气控制装置中的应用

4.1在设备安全检测中的应用

机械电气自动化可依托PLC实现自动监控与检测［4］，以传感器为控制中心进行数据信息采集，开展数字化、自动化管理。若运行中设备出现故障问题，PLC控制系统可通过自我检测来分析、定位故障位置，第一时间发出警报信号通知管理人员，故障设备通过PLC控制系统自动停转。以煤炭分装器为例，其装置构成十分简单，不同结构发挥着不同的作用，将PLC技术应用于装置电气控制中，可以使装置功能发挥应有作用的基础上，实现对装置运行过程的实时远程监控。以监控中心显示器为载体，对设备运行状态与参数信息进行实时体现，借助远程控制技术来实现设备的远程管理与统一调度，确保机械设备运行不发生故障问题的。PLC技术具备自检功能，故机械设备出现问题时可第一时间进行故障分析检测，以便维修人员及时修复。

4.2在空气压缩器中的应用

以往机电控制装置以单片产品的应用为主，受到技术水平的影响，机电控制装置在运行过程中会频繁受到干扰，不仅影响了机电控制装置的运行稳定性，还06会导致空气压缩器运行故障发生概率增大［5］。在空气压缩器设备中应用PLC控制技术，可以在保证机械安全运行的基础上，进一步提升空气压缩器运行效率。PLC技术应用体现在设备的智能控制上，根据项目实际情况进行设备的自动化、智能化调整控制。利用PLC技术控制系统，能够实现对气温变送设备、断水装置、压力变送设备等信息的采集与分析，以CPU为载体进行信息的集中反馈、接收，经数据处理后通过显示器展示设备运行参数信息。控制指令下达后，控制系统自主进行设备调试与完善，确保空气压缩器设备运行始终处于稳定状态。相较于传统控制技术应用，将PLC技术应用于空气压缩器，可提升其可靠性、变通性。

4.3在机械控制中的应用

由于传统控制技术应用存在一定的限制，通常只能对设备进行一对一管理控制［6］。而工业生产涉及大量机械设备应用，其控制管理工作更为复杂，增大了机械设备运行故障率。借助PLC技术，可实现自动化机械电气装置控制，可有效规避机械设备故障，实现对电气控制环节的简化与优化。相较于传统控制技术，PLC技术简化了线路，便于线路传输。机械设备电气控制过程中，无需应用返回系数、节点变位时间等程序，可使数据处理速度大幅度提升。机械设备运行中的人工控制、模拟控制被电算化和自动化代替，避免了人为控制失误。系统具备的报警功能为管理人员提供了更便捷的服务，可在机械设备出现故障时第一时间发送报警信息。

4.4在捻线机控制中的应用

捻线机设备中的多台交流异步电动机控制由RS485通信变频器完成，能够进行卷绕摩擦筒转动、往复导纱杆、锭子高速回转转动等控制。捻线机设备的运行与传动需要应用3台电机，由放丝电机实现对锭子龙带的独立带动，由收线电机对摩擦筒卷绕进行带动，由绝对值编码器实现导纱转动，应用程序，通过格雷码的输出来达到导纱电机管理的目的。基于PLC的机电一体化技术在捻线机设备中的应用，主要包括变频器、交流异步电机、触摸屏、绝对值编码器等，结合FCS控制系统，可实现自动化、信息化的捻线机控制。以FCS系统应用为基础，借助物联网、以太网等技术实现设备仪器的现场总线控制，可降低设备控制成本，发挥出最强的控制性能［7］。

4.5在开关逻辑中的应用

在机械电气控制装置中，电器控制涉及多项开关，这些开关可使机械装置获得基础动力。在电机控制装置中利用PLC技术，能够进行逻辑开关控制，保证装置的工学利用效果。在继电保护器中，合理利用PLC技术可以有效改善开关控制水平，使继电保护器的自动化效率得到大幅度提升。利用PLC的芯片技术能够替换原本的继电保护，实现多元化发展。要强化开关逻辑管理水平，优化机械电气控制装置功能［8］。

4.6在分散式控制系统中的应用

分散式系统具有重要的功能，PLC技术能够使其有效实现集中控制，在实际应用中，可以分散装置的控制对象，针对不同程序进行管控。PLC技术可以使分散系统利用不同指令，对不同项目展开管控，有效控制不同程序，提升机械生产水平。在分散式系统运行过程中，要通过数据传输对其进行全面监控，利用PLC技术提升数据传输效果［9］。

4.7在集中式控制系统中的应用

将PLC应用于集中式控制系统中，能够优化总控系统效果，改善控制功能。要想提升机械电气装置的安全性，要在系统中加强整体开关控制，利用PLC技术提高机械设备运行效率和生产效率，达到更好的效果。

5结语

目前，PLC技术已经取代了传统控制形式，成为机械电气控制的主要手段，将PLC技术融入机械电气控制装置中，可在保障机械电气控制高效、灵活的同时，通过自主诊断与监测来减少机械设备故障问题，实现机械电气控制的简单化、自动化、智能化发展。

参考文献:

［1］陶兆飞，于文.PLC技术在机械电气控制装置中的应用思路探究［J］．电子技术与软件工程，2016，79(05):143.

［2］杨炯.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨［J］．科技创新与应用，2020，311(19):182－183.

［3］王继臣.基于PLC技术在机械电气控制装置中的实践与探究［J］．百科论坛电子杂志，2020，(03):901－902.

［4］骆小波.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨［J］．工程技术(引文版)，2016，(12):260.

［5］孙文侃.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨［J］．科技资讯，2020，596(23):62－63，66.

［6］段小静.在机械电气控制装置中PLC技术的作用及其应用探讨［J］．数字技术与应用，2017，(01):13.

［7］刘涛，胡周阳.浅谈PLC技术在机械电气控制装置中的应用［J］．科技视界，2017，1(187):170.

［8］刘晓玺.PLC技术在机械电气控制装置中的应用［J］．产业与科技论坛，2016，(05):71－72.

［9］胡文.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨［J］．当代化工研究，2020，(22):160－161.

作者:张丽娟 顾添翼 单位:南通开放大学