PLC的生产机械控制电路缺陷与改进探讨

范汉斌

摘 要：PLC现已经被广泛应用于生产机械的控制系统中，结合实际需求设计控制电路，可达到精准操作机械的目的。但从应用现状看，该控制电路还存在一定的问题，需要基于实际对存在的不足进行分析，明确PLC生产机械控制短路存在缺陷的原因，并选择相应的优化方案，争取不断提高其对机械控制的效果。通过分析PLC生产机械控制电路中的缺陷，提出了相应的改进措施。

关键词：PLC；电气控制；自动控制技术；计算机技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.084

对于PLC生产机械控制电路而言，主要包括起—保—停和正反转两种控制单元，设计时两种控制单元按钮均直接与PLC数字量输入端连接，但在实际应用中，其安全性和可靠性较低。此外，就PLC生产机械控制电路设计现状看，所有控制电路均没有生产机械运行状态的反馈信号，影响了操作人员掌握机械的运行状态，进而无法对存在的故障采取解决措施，这对机械的生产效率造成了一定的影响。

1 PLC电气控制系统分析

PLC主要以微处理器为基础，它是综合自动控制技术、计算机技术和通信技术形成的一种通用性高的工业自动控制装置。机械控制主要通过存储程序完成，这不仅可实现对开关量的控制，还能实现对顺序和模拟量的控制。与传统的继电器控制和计算机控制相比，其在应用上具有更明显的优势：①抗干扰能力强。PLC电气控制系统在应用时具有较高的可靠性，在硬件方面，可有效实现隔离和滤波功能，具有抗干扰的效果，同时，还具备联锁、诊断电路和环境监测等功能；在软件方面，具有故障检测和诊断程序功能，能实时掌握机械运行状态。②安装调试简单。在对PLC电气系统进行安装时，因其输入和输出接口已提前设置好，安装后可直接与外部设备连接，并取消了专用接口电路。调试时可完全在实验室模拟完成，无误后可进行现场安装和调试，有效缩短了调试时间，并提高了调试效果。在维修方面，因PLC具有诊断和显示功能，完全可通过编程器找出故障模块。③网络功能强大。在机械控制中，不但可实现远程控制效果、PLC内部与上位机的通信，同时，还具有转线上网和无线上网功能，提高了整个电气控制系统的自动化程度和生产效率。

2 PLC电气控制电路缺陷分析

在机械生产过程中，常出现紧急刹车的情况。如果PLC电气控制系统中的起—保—停或正反控制单元故障，则无法达到紧急刹车的目的。常见故障有以下4种。

2.1 数字量输入端故障

在PLC生产机械控制工程中，如果数字量输入端故障，则会导致PLC无法正常接收按钮等主令电器发出的指令，进而在机械设备电机启动后无法通过停止按钮停止。

2.2 常闭触点连接故障

在安装PLC电气控制系统时，常将按钮常闭触点连接在PLC 数字量输入端来作为停止按钮。在这种情况下，停止按钮处于长期通电状态，可能会导致触点出现粘连问题，进而在按动停止按钮后无法正常停车。对于此类故障，想要实现正常停车，需要将主回路电源切断。如果主回路电源开关较远，则电机将无法正常、快速停车，进而在生产过程中有可能引发重大

设备和人身伤亡事故。比如，在矿山主井、副井卷扬机的运行中，必须保证电机可及时停车。

2.3 正反转按钮接触器故障

在按动正反转按钮后，因其控制接触器故障，导致电机未进行相应动作。如果控制点距现场设备较远，且没有电机运行状态的反馈信号，则会影响操作人员对机械设备运行状态的判断，以及下一步故障处理措施的确定。

2.4 接触器故障

在电机正常运行过程中，接触器故障会导致机械电机停机，且无法搜索到电机运行状态的反馈信号，这会对故障的发现和处理造成不良影响。比如，球磨机的启动顺序为先启动润滑系统，数分钟后启动球磨机，如果控制润滑系统的接触器故障，则会导致润滑系统无法正常启动。而在设备运行过程中，操作人员和PLC无法有效判断润滑系统是否达到延时时间的要求，进而会影响球磨机的启动时间，很有可能会引起轴瓦烧毁。

3 PLC生产机械电路缺陷改进措施分析

在PLC生产机械控制电路中，如果控制电机的正反转单元故障，则会影响机械设备的正常生产。在对其电路进行改进时，需要从硬件电路和控制程序两方面进行。具体方法有以下3种：①可通过设置手动控制最高优先权的方式，确保操作人员在任何情况下都可有效按动停止按钮，做到及时停车，以免出现运行故障。②可在控制电路中增加“记忆”电机正转、反转和停止状态中间的继电器，使电机可自行、有规律地正常运行，这样不仅可减少故障的发生，还能保证操作人员随时掌握机械运行状态。③利用上位机人机界面实现对电机的实时监控和控制。对于PLC控制机械运行状态反馈信号，一般由现场设备触点连接到PLC数字量输入端来提供，只有在PLC获取到电机运行状态反馈信号后，才能证明电机处于正常运行状态。控制信号为现场机械动作状态信号，基本通过HMI、PLC数字输出端与现场机械执行机构、中间机构相连接实现正常传输，具体如图1所示。

对PLC外围电路进行改进，由KM1和KM2分别实现对电机正转、反转接触器的控制，并与常开辅助触点作为反馈信号接入PLC数字量输入端。KA1、KA2和KA3分别代表记忆电机正转、反转和停止状态中间继电器的控制，线圈作为控制信号接入到PLC数字量输入端，具体如图2所示。

4 PLC生产机械控制电路改进实例分析

以吸泥机为例，拆除了设备中每台行车原有的滑触线和控制柜，并以扁平软电缆连接电源。控制柜采用重新制作的方式处理，在每台控制柜中安装了1个小型PLC，型号为S7-200+EM243，而无线交换机采用MOXA AWK-3121系列产品。改进后，每台吸泥机采用MOXA AWK-3121对沉淀池区域的无线通信系统进行建设，每台行车控制柜内小型PLC与MOXA AWK-3121连接，MOXA AWK-3121作为Client端，并通过馈线、天线延长到车控制箱外部；在沉淀池PLC站位置安装了1台AWK-3121，并设置成AP模式。对机械控制电路改造后，每台行车控制柜内的AWK-3121均可通过无线链路与沉淀池PLC站AWK-3121连接，达到了沉淀池PLC站与每台行车控制柜通信的目的。改进后的电气控制电路如图3所示。

5 结束语

对于PLC生产机械控制电路设计，在实际应用过程中仍存在一定的缺陷。为了提高对机械运行状态的控制效果，需要对电气控制系统设计中存在的问题进行分析，并从多个角度选择切实可行的优化措施，减少或避免各类问题的发生。通过对PLC生产机械控制电路的优化，可使操作人员随时掌握机械运行状态，及时采取措施对存在的故障进行处理。

参考文献

[1]付斌，黄海峰.基于PLC的生产机械控制电路缺陷与改进[J].电工技术，2014（04）：33-34，36.

[2]刘万兵.PLC和全数字直流调速技术在机床电气设备改造中的应用[D].西安：西安石油大学，2011.

[3]魏蕾.基于PLC及变频调速器的多电机控制研究[D].大连：大连交通大学，2010.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： PLC has been widely used in the control system of production machinery， combined with the actual needs of the design control circuit， can achieve the purpose of accurate operation of machinery. But from the perspective of application， the control circuit also exist some problems and need to practice to analyze the existing problems based on the clear PLC production machinery and control the defects of short circuit， and select the corresponding optimization scheme， to constantly strive to improve the effect of mechanical control. By analyzing the defects in the PLC production machinery control circuit， the corresponding improvement measures are put forward.

Key words： PLC； electrical control； automatic control technology； computer technology