PLC技术在机械电气控制中的应用分析

刘生

摘要：随着科学技术的不断进步和发展，PLC技术在机械电气控制中的应用在不断的深入发展，通过PLC技术有效的提升机械电气的运行的安全性与精准性。因此，本文基于PLC技术在机械电气控制中的应用展开分析，以期能够有效地为机械电气控制应用PLC技术做出更加有益的尝试。

关键词：PLC技术;机械电气控制;应用

中图分类号：TP273.5                                    文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）24-0220-02

0  引言

在传统的工业生产的过程中，采用人工控制各种机械电气设备的生产方式，人工如果出现失误，那么对于工业生产的进步是很大的阻碍，但是PLC技术的出现，可以有效的降低人工失误率。提升企业的生产效率，通过PLC技术，利用微电子把机械控制的精确度提升，有效地提升企业的生产效率。

1  PLC技术的优势

1.1 方便的控制过程  PLC技术在使用中，可以通过电子技术对于原有的机械进行控制，利用电子传感等装置，对于机械的各种动作进行电子化的分析，可以减少人工分析的各种人为因素的影响，通过科学的分析，对于机械设备进行更加科学有效控制，减少各种失误的出现几率，提升机械运行的准确性与安全性。

1.2 提升反应能力  原有的机械如果出现故障以后，需要人工在机械的使用中通过自己的经验进行判断，通过PLC技术就可以自动对于发生的机械错误报错，机械也会自动停止工作，减少机械的错误给生产带来的危害，同时通过机械自动报错功能，尽快发现机械本身的问题，可以有效的避免更大的损失。

1.3 很好的兼容性  PLC技术具有很好的兼容性，在机械工业的发展中，把PLC技术应用到很多的行业中去，给其他行业的发展带来更加便利的体验，提升其他行业的生产效率。为智能化生产做出有效的技术补充。

2  PLC技术在内燃机上的应用分析

2.1 收集内燃机的各种重要的信号  在内燃机的运转过程中，会出现各种重要的指标信号，这些信号有效的指出了内燃机在运行过程中的现状，同时在这些信号中，也会隐藏着一些内燃机运行的潜在的危险，所以通过PLC技术把内燃机运行的数据进行收集，在仪器上显示，可以更好的为内燃机的运行做好各种预防工作。

具体来说，在PLC技术对于内燃机的数据收集主要包括以下几个方面。比如柴油机转速、机车速度以及油压水温等等指标。具体来说柴油机的运转接头由e2e-x2el开关以及多齿齿轮组成，而齿轮的另一端连接的是液力传动箱。多齿齿轮的运转情况下，接头可以迅速有效的捕捉到齿轮运转的情况。这种齿轮每转动一次就会发出脉冲信号，信号被PLC的XO接收端加收，存储到D0存储器中，每1000毫秒就会进行一次记录，通过运算公式得到内燃机车柴油机运行的转速，当内燃机车的转速在500转每分钟以上时，是柴油机运转是否正常的最主要的标志，如果在500转角分钟以下，那么机车就不能进行卡开启以及前进后退等等操作。

同理在使用PLC技术对于机车速度进行数据收集的过程中，也是一样的原理，具体的原理如图1所示，如果机车的速度在50千米每小时以上，机车的前进效能失效，柴油机也会自动失效，避免出現事故。

在进行油压以及水温的监测中，通过同样的技术对于水温以及油压进行监测，当内燃机的水温高于102℃或者是油压低于50bar的时候，柴油机都会自动卸载，保证整个机车运行的安全。

2.2 内燃机车的运行  在内燃机运行的过程中，各种指数也会出现一定的变化，这些数据指标的变化在一定的范围内是安全的，同样，如果在运行的过程中，各种指标数据出现异常，就会给内燃机车的运行带来巨大的安全隐患，所以通过PLC技术对于内燃机车的运行中的各种参数进行及时收集，帮助操作员对机械整体的运行情况有清晰的了解。

在利用PLC技术对于内燃机进行控制的过程中，内燃机车的柴油机械能通过液力传动箱中的涡轮输出功率，在机车运行的过程中，通过把液力传动箱的油路的改变来改变机车的运行状态，比如前进还是倒退，在内燃机车的运行中，油路的控制工具是滑阀，滑阀的动作是由气压驱动，所以在控制器上的电控阀门就是控制机车运行的最主要的工具，所以在运用PLC技术对于内燃机车进行控制的过程中，必须要保证信号源的接电，司机控制台接电，同时油压与水温等等都不能超过相关的标准，这样才能保证机车的平稳安全的运行。

2.3 柴油机调速程序改进优化  PLC技术在使用的过程中有一些程序并不是与机械电气之间有着非常好的联系，所以在使用的过程中，应该对程序进行不断的优化，才能实现PLC技术机械之间完美的融合，提升机械电气运转的效率。

在内燃机车中ADS控制器是由连接齿轮以及凸轮，开关触点以及调速手柄几个部分，在司机通过调速手柄进行操作的时候，凸轮就会被顶起或者凹陷进行，从而对于触点的连接起到相应的作用，但是如果在内燃机车运行的过程中，司机的操作如果手速过慢就会出现转速增多，比如在8档进到9档的时候，如果柴油机的转速突然增加到最高转速，而司机没有及时进档，或者进档过快，就会给正常的内燃机车的运行带来很大的危害，对于机械内的硬件也会造成损伤。

为节约成本，通过程序优化能解决转速提升异常问题。根据ADS司机控制器的单向变化原理，可在PLC程序中增加合理的逻辑处理程序段，保证档位信号升值不发生突变，从而增强档位输出信号的可靠性，弥补硬件上不足。具体的程序设计如图2，在档位信号值存储至D198后，将D198的数值传至D302，并在下一个程序执行周期，利用CMP、SUB指令，使新档位信号与当前档位信号进行比对，若档位跨越2位，则将D302数值存至D198，反之，更新D302数值。经现场调试测试，加入该段程序后，转速增量异常不再出现，且正常的紧急升降速也未见异常。

2.4 机车应急功能设计  柴油机的机油压力与冷却水温度是机车的两个重要信号，其反映了柴油机是否处于正常的工作状态，当柴油机出现异常后，通过程序的限制，可避免柴油机带故障运行，而导致事故的发生，保障设备与人员的安全。

当然传感器作为柴油机的一部分，本身也会出现故障，在机车的实际运用过程中，比较常见的是传感器损坏，信号无法传输到PLC中，柴油机无法提速，且机车前进后退操作均失效。机车一旦在正线出现类似故障，受现场条件与作业时间的限制，司机短时间内无法完成传感器更换，处置不当则有可能影响电客车的出线，为地铁运营带来一定风险。由于柴油机配有另一套机油油压和水温传感器（不与PLC连接），并可通过操作台独立的仪表盘显示，因此，经分析研究，可在PLC中增加应急程序段，并在PLC相连接的940GOT一SWD显示屏增加应急操作界面，作为应急程序的输人端，可避免实体应急开关带来新的故障点，具体设计如图3：①在程序尾端增加两步，使用MOV指令强制向D160与D190传输50与250数值，并利用M545与M546触发。②在人机交换界面中，增加应急旁路界面，利用触摸屏按钮触发M545与M546，在应急旁路界面的设置上，要保持正常的行使的各种功能，减少不必要的操作界面，保证操作界面的清爽，为驾驶员的操作服务，提升驾驶员操作的便利性。

通过以上的各种设置，当机车出现了油压或者水温信号异常或者丢失的情况的时候，司机在紧急情况下可以调出旁路的操作界面进行应急操作，把机油油压与水温恒定在可以控制的范围内，避免PLC预警的触发而出现的紧急制动，同时司机在随后的操作中可以依据旁路操作界面进行操作，在安全抵达目的地以后，在对机车整体进行全面的检修，找到其中的问题并实施解决方案。

2.5 其他配套措施

通过PLC技术对于内燃机车进行控制与管理的过程中，必须要充分发挥技术员工在其中的关键作用，具体来说首先要加强技术员工的引进与在职培训工作，不断的学习先进的PLC技术，通过向先进的技工师傅学习故障排除的经营，通过向高校学习先进的技术，迅速地掌握与内燃机车相关的各种PLC技术，应用到企业自身的内燃机车之上，同时还要进行有效的绩效考核技术创新考核，通过在创新引导下的绩效考核，提升员工的创新精神与创新意识，帮助员工建立积极向上的创新意识，在PLC技术的应用上根据企业自身的机械特点不断的改进，促进企业技术的进步。

3  结论

综上所述，PLC技术的使用对于机械电气的使用有着十分重要的作用，本文的研究基于内燃机的案例进行分析，通过分析PLC技术在内燃机车的数据收集，机车运行以及运行优化，紧急制动等等方面进行研究，找到PLC技術在机械电气中使用的要点，随着我国科学技术的不断发展，还应该不断的尝试利用PLC技术到各个行业之中，通过针对性的利用各种全新的技术到生产之中，实现生产效率的提升，为我国的智能生产做出更多的有益的尝试。

参考文献：

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