PLC在机电控制系统中的应用研究

苏智喜

摘 要：PLC在目前的机电控制系统中具有广泛的应用。本文在对PLC基本结构组成及工作原理进行简要阐述的基础上，对PLC在机电一体化控制系统、机械结构控制系统以及电气自动化控制中的应用进行了分析探讨。

关键词：机电控制；PLC技术；可编程控制器

PLC即可编程逻辑控制器，是专门为在工业环境下应用而设计的一種自动控制装置。PLC采用可编程的存储器，可执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。PLC功能强大，具有高可靠性、抗干扰以及应用灵活等特点，在目前的机电控制系统中具有十分的广泛的应用。

1 PLC 的基本结构组成与工作原理

1.1PLC的结构组成

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。PLC的硬件结构主要为：控制器的核心部件-微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、连接现场设备与CPU之间的接口电路即输入输出部件 （I/O部件）、

为PLC内部电路提供能源的电源部件等。按结构类型PLC可以分为装在同一机壳内的整体结构以及各部件独立封装通过机架和总线连接而成的模块式结构。此外，PLC还必须有将用户程序写进的存储器内的编程器。PLC的软件分为两大部分：系统监控程序与用户程序。系统监控程序用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用；用户程序是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。

1.2 PLC 的工作原理

PLC的工作流程为输入采样、程序处理及输出刷新。PLC实现控制的基础是对实时数据的输入采样，是其工作效率的决定因素。在此阶段，PLC顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象寄存器中。程度处理阶段，PLC按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据输入到映像寄存器中的采样结果进行逻辑运算，运算结果再存入映像寄存器中。如遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载实现控制功能。

PLC 的工作方式是进行不断循环的顺序扫描，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC 运行正常时，扫描周期的长短与CPU 的运算速度、I/O 点的情况、用户应用程序的长短及编程情况等均有关。由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象寄存器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。PLC采用串行工作方式，因此其运行结果与梯形图程序的顺序有关。这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别。避免了触点的临界竞争，减少繁琐的联锁电路。

PLC 技术是通过数字运算进行操作的电子信息处理系统，针对工业环境的实际运作设计而成的，能有效的控制所有类型机械设备及生产过程的指令，应用范围非常广泛。PLC 技术操作简便，采用梯形图形式，通过编制相关程序完善设备的逻辑控制程序，以此控制整个机电设备，有效提升控制成效，可实现控制的快捷性和维护的方便性；系统内占用空间小，连接和拆装均非常灵活，可使用于多种场合。PLC 技术的应用能大大减小控制体系所占的空间，提升工业作业的完成度，促使操作控制的连续性和有效性，减少能源损耗，提升工作效率，以此达到提高经济效益的作用。

2 PLC 技术在机电控制系统中的应用

2.1 机电一体化控制的应用

PLC 技术在机电一体化控制中的应用主要体现在：运动控制、过程控制和通信网络控制三个方面。其中运动控制在实际运行中，利用 PLC 技术进行圆周和直线两种运动进行控制，该模块的应用使操作变得更加简便，提升了其精准性；过程控制在实践中，可作为重要指标的模拟量控制，通过对历史值、当前值和相关模拟量为参考依据，对其相关量进行输出，确保正常运行，实现机电的有效控制；通信网络控制中 PLC 均具备对应的通信接口，从而实现正常的机电通信效果。

2.2机械结构控制系统中的应用

PLC 技术在机械结构控制系统中主要体现在：运动控制、数据处理、分散控制和集中控制四个方面。其中运动控制，PLC 技术可以对生产过程中需要使用的设备在确保精准运行的基础上进行控制，或者输入既定程序并以此为运行的唯一参数，达到设备的运动控制，维持正常的系统运行；数据处理中，PLC 技术可在内部进行数据执行和处理，并根据结果对下一步工作进行分析，并保存数据；分散控制中，PLC 技术能在解决设备控制问题的基础上，大大提高系统的运行效率，并使得针对每个设备实现单独控制和信息互相交流与传递；集中控制中，PLC 技术可对多个设备进行协调处理，并对多个子系统数据进行整理和分析，判断调解呈适应于当前的运行环境，以保证设备的稳定工作，其控制效果强，成本费用低，操作简单效率高。

2.3 电气自动化控制中的应用

随着社会经济的不断发展，电器自动化控制基础成为了工业生产的主流技术，在对其技术的提升中，PLC技术更好的展现了自动化的优势，实现数字化控制。随着PLC 技术的不断完善，也将逐渐符合多类型电器设备的配置要求。当前，PLC 应用于电气自动化主要体现在：交通控制领域、数控系统领域和空调控制领域。其中，交通系统方面，控制信号灯，可实现控制整个交通系统的运用，提升交通系统的工作效率，解决交通拥堵的难题；在数控系统领域中，PLC 技术的可编程控制器弥补了其他控制方式的缺陷，得到了广泛的关注和认可；在空调控制领域，尤其是中央空调的控制方面，PLC 技术具有良好的抗干扰性和可靠性，使得操作方便，维护简便。随着 PLC 技术的不断发展，PLC技术几乎可以应用到所有的电气自动化设备控制中，不但实际操作功能强大，其发挥的效果也具有高能效性。

3 结束语

PLC 技术广泛应用于机电控制系统中，提高了机电设备的控制率和生产效率，降低了劳动成本，实现效益最大化。PLC 技术应用于机电设备中，可以优化改造机电设备的结构，降低机电设备运行过程中发生的事故和问题，提升工作效率，创造更多的价值。PLC 技术不仅提高了机电自动化控制程度，还促进了经济的增长，提高了现代化生产管理的水。PLC技术的不断完善能更好的服务于人们生产生活，PLC 技术在机电控制系统中的应用研究具有非常重要的经济意义，值得广泛的推广和应用。

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