PLC技术及其在机械电气控制装置中的分析

海军航空工程学院青岛校区 唐元恒 张 玎 王占勇 刘振岗

PLC技术及其在机械电气控制装置中的分析

海军航空工程学院青岛校区 唐元恒 张 玎 王占勇 刘振岗

计算机技术和自动化技术的迅速发展和广泛应用，为机械生产加工方式的改革创新提供了技术支撑，机电一体化已经成为机械电气控制系统必然发展方向。作为机电一体化中的核心技术，PLC技术具有抗干扰能力强、功能强大、运行稳定、适应性强等众多优点，在提高机械电气控制装置工作性能和运行能力方面，发挥着不可替代的作用。通过对PLC技术在及其在机械电气控制装置中的应用加以分析，可以确保其应用优势的有效发挥，对推动我国机电一体化发展和进步意义重大。

PLC技术；机械电气控制装置；FCS；DCS；设计应用

传统机械电气控制系统自动化水平较低，不仅无法保证系统控制的精准化，影响机械生产效率和生产质量，而且还需要大量的人力资源人工操作控制系统，人类工作强度较大。将PLC技术应用于机械电气控制装置中，可以实现对传统机械电气控制系统的优化和改进，对于提高系统控制水平和控制力度是非常重要的，加快了机械电子控制技术的发展和进步。并且，随着对PLC技术研究的不断深入，该项技术变得越来越成熟，已经被广泛应用于整个机械电气控制领域，其实用价值得到了充分体现。

1.PLC技术简要介绍

要想实现PLC技术在机械电气控制装置中的有效利用，确保其应用价值的充分发挥，就需要先了解其基本组成以及主要特点。

1.1 PLC结构组成

PLC的中文名称为可编辑逻辑控制器，其实质是一种计算机，通过在可编程存储器中设定运行程序和运算逻辑，能够自动完成数据信号的采集、传输、分析，然后根据用户发出的指令，对机械运行方式和工作状态进行调控，进而完成整个生产加工过程。PLC结构组成主要包括电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等几部分，在这几部分的相互配合下，实现对外部连接设备的控制。

1.2 PLC技术特点

PLC技术优点众多，首先，可编程逻辑控制器的质量较轻、体系较小，使用和维修都比较方便，而且还能够根据机械特点，对逻辑编程进行修改，实现与不同类型系统的良好对接，适用范围较广。其次，可编程逻辑器功能强大、性能优良，能够实现对较为复杂系统的自动化控制，性能价格比要优于继电器。另外，PLC是借助计算机软件实现对系统的控制的，所用到的硬件元件数量较少，系统具有较强的抗干扰能力，大大减少了系统运行故障现象，运行稳定性较强。PLC技术的众多优点，使得其在机械电气控制装置中具有较大的应用优势[1]。

2.PLC技术在机械电力控制装置中的应用类型

根据控制技术特点的不同，可以将PLC技术在机械电力控制装置中的应用类型分为两种，包括集中式控制系统和分布式控制系统两种，要想实现PLC技术的有效应用，需要对两种应用类型进行详细分析。

2.1 集中式控制系统

集中式控制系统又叫做现场总线型控制系统，英文名称简称为FCS，通过利用通信技术，将系统中组成中的所有硬件设施及软件系统加以有效连接，形成一个整体结构，能够时时获取现场情况，进而加以有效控制。FCS具有较高的开放程度，并且可以实现双向互动操作，是当前机械电气控制中比较常见的系统形式。现场环境、通信网络及通信节点，都是FCS系统中的重要组成，在设计应用FCS系统时，需要严格遵循总线标准，并对各种数字化智能设备加以科学配置，才能实现对现场信息的采集、传输及处理。

2.2 分布式控制系统

分布式控制系统又叫做集散型控制系统，英文名称简称为DCS，是从集中式控制系统发展而来的。分布式控制系统通过构建完善、全面的通信网络，将所有设备及监测控制节点加以连接，在管理中心对所有信息进行统一处理，然后再根据各个设备的实际工作情况，结合信息处理结果，将运行质量反馈传递到各个设备，实现对系统内各个节点的单独控制，既能够保证信息处理的高度集中化，又可以加强对所有运行环节的管理力度，系统控制性能更加稳定、可靠。DCS系统组成主要包括三个层级，分别为过程级、操作级和管理级，系统控制功能的发挥，需要依靠过程级来实现，包括过程控制站、I/O单元和现场仪表等几部分；而操作级的主要作用是，通过可视化操作界面完成具体操作动作；管理级主要是指工厂管理信息系统，是DCS系统中更为先进的技术。

3.PLC技术在机械电力控制装置中的设计应用

在机械电力控制装置中应用PLC技术时，需要详细的分析，才能确定最佳应用方案，对系统起到更好的控制作用，确保PLC技术应用优势的充分发挥。

3.1 科学选择PLC技术应用类型

因为PLC技术包括FCS系统和DCS系统两种应用类型，两种应用类型有着不同的特点，适用范围也存在一定的区别，所以，在机械电力控制装置中应用PLC技术时，需要选择最为合适的一种应用类型，进而才能实现预期应用效果。在实际应用过程中，应先对机械电力控制装置的运行特点进行全面分析，明确系统控制具体需求，对PLC技术两种应用类型的具体应用效果进行预测分析。然后在从系统的设计应用成本、操作和维护难度、电能消耗情况等进行综合对比，选择最为合适的一种。总体来说，FCS系统相比于DCS系统，在各方面都具有一定的优势，所以，FCS系统在机械电力控制装置中的应用更加广泛。

3.2 深入分析PLC技术原理图

在确定具体的应用类型之后，就需要对其技术原理图进行全面、细致的分析。首先，需要将系统结构示意图在图纸上绘制出来，熟悉所有系统中所有设备及控制元件等装置，并对工作原理及工作流程加以详细描述，明确机械电力控制系统设计思路。其次，结合机械电力装置运行特点进行重点考虑，注意系统设计中的各处细节问题，制定科学设计方案，将不满足控制需求，或者不符合实际情况的环节加以排除。最后，还需要对设计方案进行多次检查核对，找出设计不合理的地方并加以调整修正，确保设计原理的科学性，提高设计方案的可操作性。

3.3 科学选择系统设计技术

系统技术的选择与设计，是实现PLC技术在机械电气控制装置中有效应用的最后一个环节，同时也是最为重要一步工作。只有选择最为合适的系统技术，并严格按照系统原理图及设计方案开展设计工作，才能确保控制系统工作性能的良好性，使机械电气控制水平得到实质性提高。

3.4 PLC技术的设计应用实例

为了解PLC技术在机械电气控制装置中的具体应用，以选煤控制系统为例对其进行分析。煤炭生产系统主要由进料系统和配料系统两部分组成，其中配料系统的主要功能是对原料进行筛选分类。为提高原料筛选分类效率和精准度，可以在配料系统中应用PLC技术，通过在系统中装设PLC主机，对个系统信息数据的收集，然后再将得到的数据反馈传输到PLC主机上，利用CPU对信息进行处理以及整合，再通过主机对构成所有构成集控系统的子系统进行自动控制，从而实现智能化、自动化、科学化的进行选煤工作。

4.结束语

机械生产加工控制要求的不断提高，以及数字技术的不断成熟和完善，都促进了PLC技术在机械电气控制装置中的广泛应用，机电一体化已经成为机械生产加工的必然发展趋势。通过对PLC技术的应用类型，以及具体应用策略进行分析，可以为该项技术在机械电气控制装置中的有效应用提供理论依据和技术指导，对于其应用优势和应用价值的充分发挥具有重要意义，可以有效改善机械电气控制装置的工作性能，增强对机械生产加工的控制力度。

[1]王均斌.PLC技术在机械电气控制装置中的应用分析[J].山东工业技术,2015(15:259-259.