PLC技术在机械电气控制装置中的应用

石宝德，张士伟

（1.长春市园林绿化管理局文化广场绿化管理处，吉林 长春 130061：2.长春市第一汽锻造厂，吉林 长春 130011）

1 机械电气控制概述

（1）研究现状。随着计算机技术的发展，计算机控制技术也逐渐的运用到了工业当中，进而工业控制计算机应运而生，其技术、产品及应用都得到了极大地提升。90年代以后，自动化技术也面临着第三次伟大的飞跃。前两次的技术飞跃分别是以微电子技术为基础的模拟信号主导的电子装置和自动化仪表盘，和以计算机高速运算为主的I/O功能模板主导的大型控制系统等。而第三次飞跃则是以现场总线技术的兴起与发展为标志，并以现代计算机、通信和控制技术合成为主导的控制系统。

在这些控制系统的发展过程中，可编程控制器（PLC）应运而生。起源于70年代，并成功在汽车工业中投入使用；到了90年代，随着PLC的处理速度、运算和控制功能的不断商品化，使其不断地向电气—仪表—计算机控制一体化前进。到如今，以PLC为基础的PID回路控制正广泛运用于产品的连续生产和批量生产的过程中。不仅如此，基于PLC技术的DCS控制系统也在不断的得到广泛应用。

（2）发展趋势。PLC技术在FCS控制系统工作过程中，也在得到广泛的应用。作为新一代的控制系统，它不仅仅突破了DCS的专用通信网络限制，另外，将其调整为行星的全分布式结构，将控制功能完全安排到现场。因此可以说，控制系统的发展趋势主要以开放化、分散化和数字化为显著特征。同时作为工厂数字通信网络的基础，它能够沟通生产现场和控制设备的联系。在未来，基于PLC技术的控制系统将不仅仅是一个基层系统，更是一种开放式、新型全分布式的控制系统；同时以智能传感、控制、计算机、数字通讯等为主要内容的综合性的技术。它将成为自动化技术发展的热点和前沿技术，在自动化系统结构上和设备中都得到长远的发展。

2 控制技术类型

到目前为止，基于PLC技术作用在产品的生产和应用中，以集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）为主要控制系统形式。

（1）集散型控制系统DCS。DCS控制系统主要指控制危险性分散、管理和显示集中。它通过计算机技术、控制技术和通讯技术等，利用一些特定网络将生产部门包括现场控制站、监测站等连接起来，并完成了分散控制集中操作管理的综合控制系统。DCS主要由控制部分、显示部分和通信总线组成，其中，通信总线将控制部分和显示部分连接起来形成一个完整的控制系统整体。它的设计是以“危险分散、信息集中”为初衷，现代DCS控制系统是将信息高度集中化，同时将用户对生产全过程的管理调度进行优化。

（2）现场总线型控制系统FCS。FCS控制系统主要指将智能现场设备和自动化系统中的包括数字式、双向传输、多分支结构连接起来的通信网络，能够进行支持双向、多节点和总线式的全数字通讯。它由最底层的infranet控制网、各控制节点和现场环境等几部分组成，并构成了一个完整的。彻底的分布式控制体系结构，如今已成为了工业自动化领域广为关注的焦点和热点。

（3）类型确定。基于PLC技术为主导的控制系统要从多个方面进行论证的对比，而控制系统类型的对比是一切的基础。FCS是在DCS基础之上发展起来的，它代表着潮流与发展方向，尽管不如DCS成熟，但是其占据着成本低廉、结构简单、控制功能分散、灵活可靠等优势，同时具有互操作性，可以说，FCS必将替代DCS。

3 一种电气控制装置设计

（1）原理图。根据控制系统结构和规模等方面的不同，有各式各样的结构原理图，在设计初期，要对其进行辨认好解读。首先要认清电路中的用电设备，包括电动机、电气设备等；认清主电路的控制电器和保护电器；还要根据需要对电源进行检查。原理图主要有分析主电路；分析控制电路；分析信号；分析连锁和保护环节等几个要点。在设计过程中，要不断的进行思考和总结。

（2）PLC系统设计与选择。现以一种袋装货物分包器为例进行基于PLC技术的控制系统设计。主要分为拦包机、导料摆板、气动系统和电气控制系统等几部分组成。其功能主要为：在分料皮带上安置多组光电感应器识别进包情况；并由PLC对进包距离进行时间换算；在操作台上利用软件实现开关控制，还能够设定一次进包数目；出现拥堵现象时候可自动断电，能够起到自我保护作用。因此，对I/O点数可控制在输入24，输出16，共40点，宜选取60为好。在PLC选型上可选择日本OMRON小型PLC；随之进行相应程序和回路设计。

（3）通信网络设计。PLC通信网络在控制系统设计过程中，必不可少，它包含通信网络和控制网络两种，共同完成控制任务。在各级子网配置过程中，可采用3—4级构成；在高层子网配置通用协议；在底层或中层子网采用公司专用协议。并采取主从总线1：N通信方式。在通信系统的选取中，主要以PLCRS422总线上位连接系统为主。最后设定通信程序设计和人机界面监控程序设计。

（4）接地设计。在这里，接地设计主要为了提高抗干扰能力和安全系数。但是电路和系统的任意接地，反而会导致工作的不稳定，对此，要进行严格的讨论和思考。此控制系统装置中，由于是集中—分散式的控制系统，将控制电路板OA与OD进行直接短接，可有效地进行机体的阻抗，同时降低了振动对机器的影响。

4 结语

通过上述的列举、分析与设计，将一种基于PLC的分包机控制系统设计出来，在正常运营的过程中，安全稳定性能良好；工作效率也有了明显的提升；节省了大量的人力和财力；失败率在允许的范围内。通过这一实例的解说，说明了PLC技术在控制系统中的应用范围与前景都十分的宽广。

[1]田宇.PLC远程监控运输机械电气控制系统[D].武汉：武汉理工大学，2002.

[2]马洪波.浅谈如何看懂生产机械电气控制原理图[J].科技传播，2011，（3）.