PLC技术在机电控制系统中的应用研究

张爱英，王明清

（山东省淄博市工业学校，山东 淄博 255400）

0 引言

科技进步使机电控制系统中涌入了更多先进技术，其中，PLC技术应用优势较为突出，作为一种可编程控制技术，其不仅性能强大，可操作性良好，还具有运行状态稳定的特点。当前，各行各业均有PLC存在的身影，通过将该技术应用到机电控制系统中，能够在优化系统内部储存结构的同时，有效完成数据调整以及分析工作，进而保障控制系统运行效果。

1 PLC技术概述

1.1 原理

PLC工作原理主要包括一个扫描周期，需要在严格控制速度基础上，完成扫描周期。具体而言，进入输入采样阶段，工作人员应借助PLC扫描技术，对存储数据进行读取，并统一将数据放入I/0地址符号中；进入用户程序执行阶段，工作人员应根据扫描程序，完成数据逻辑计算；在计算完成后，工作人员应在系统ram存储区中，完成数据刷新工作，在确定得到相应的运行状态后，即为工作流程顺利完成。在这一过程中，扫描周期运行速度将会直接影响CPU执行指令执行情况。

1.2 特点

PLC技术具备数字化模拟功能，操作具有较高的便利性，但是因为技术有限，PLC技术研发存在一定的难度。但是近年来，科学技术发展使PLC技术得到显著发展。通过将其应用在机电控制系统中，能够有效简化操作流程，并且该技术对操作人员专业性要求较低，确保工作人员能够顺利上手完成各项工作。PLC技术能够在不改变原硬件设备的情况下，有效开展系统调试工作，能够进一步降低设备应用成本，提升企业经济效益，减少机电控制系统运行成本。同时，PLC技术可为机电控制系统提供调试工作，能够及时发现系统中潜在的异常情况，并进行处理，确保机电设备运行稳定性。与传统机电设备相比，PLC技术具有性价比高的特点，并且因为该技术具有良好的集成性，借助内外系统，可有效实现各项控制功能。同时，该技术系统操作简单，具有较高的灵活性，能够有机协调系统内部的平衡[1]。

2 机电控制系统下PLC技术应用

2.1 应用意义

2.1.1 有利于提升系统抗干扰能力

PCL技术具有较强的抗干扰能力，并且可靠性良好，通过与机电控制系统相结合，能够有效保障设备控制能力，在最大程度上降低设备受到的干扰影响，确保设备运行效果。借助集成电路技术，PLC技术内部电路稳定性较高，与继电器相比，PLC技术能够减少接触触点的使用，可有效降低因为接触触点引发的故障问题。同时，PLC技术硬件具有一定的自我检测能力，能够在系统运行过程中及时发现存在的潜在问题，并发出警告，对问题部件进行记录，并生成具体数据，便于工作人员进行处理。另外，借助PLC技术软件，并配合故障自断程序，能够有效提升机电设备自保能力，与传统机电控制系统相比，具有显著优势，可进一步提升设备抗干扰能力[2]。

2.1.2 有利于提升系统可操作性

对比传统机电控制系统，在应用PLC技术后，能够在降低系统控制难度基础上，进一步提升系统可操作性。PLC接口相对简单，编程语言也易被工作人员接收，其表达方式与继电器电路图基本一致，建立在有效逻辑运算组合基础上，可有效保障程序运转水平，进而降低系统工作难度，在工作人员对编程知识了解较少的情况下，也能够顺利完成各项工作，为系统运行创造诸多便利。并且结合行业发展趋势，科学技术发展将会有效简化程序设置，并进一步提升系统可操作性，确保各项复杂程序均能够以自动化方式完成操作，在降低工作人员工作难度以及工作量的同时，有效提升程序运行精准度。

2.1.3 有利于提升系统功能性

科学技术进步使PLC出现了更多衍生产品，能够进一步满足程序运行需求。借助PLC技术，不仅能够有效完成逻辑运算程序，还可以有效提升数据运算水平。近年来，行业内涌现了诸多PLC运算单元，通过有效应用PLC运算单元，能够进一步优化系统指标监控水平，有效提升系统环境适应能力，进而有利于提高系统功能性。

2.2 PLC技术设计

2.2.1 硬件设计

工作人员应以实际出发，有效保障PLC技术应用规划工作科学性，进而全面提升系统运行质量。在设计前，工作人员应明确系统控制对象，并根据系统运行需求，在了解系统工艺流程的基础上，制定相应的任务目标。在控制器设计方面，工作人员考虑到系统结构，选择西门子PCL作为控制器。该部分设计重点主要为伺服连接电路设计工作。借助驱动器端口，能够使主电路顺利与电抗器相连接。经端口连接，运动控制器可与驱动器相连。控制器设计电路包括以CPU为核心电路、输入/输出电路、通信接口电路、打印机接口电路、显示电路、电源电路等。其中，以CPU为核心电路需要借助电磁阀通断、电动泵调速，完成相应的控制以及管理工作。在电源设计方面，因为PCL控制器运行要求电压应处于较低状态，但是该控制器外部控制部件需要处于强电状态，这也会导致控制器受到一定的影响。因此，工作人员应做好电源稳定性控制，并为电源提供相应的强弱电力供控制器[3]。另外，工作人员还要加强隔离工作，不仅将外部控制部件有效与供电电源相分离，还要将控制器电源与供电电源相分离，确保隔离有效性。本研究要求驱动器电源电压保持在12～24V。在其他硬件方面，借助传感器，能够使模拟量向电信号转变，并利用变送器，完成数字量信号采集工作，以确保系统在接收到控制信号后，能够顺利发布机械动作命令，使各项操作顺利开展。

2.2.2 软件设计

在明确具体PLC控制器的基础上，借助电路硬件设计，并配合相应的软件设计，经特殊运算指令，能够准确完成系统程序编译，并建立在有效硬件连线调试基础上，实现系统自动化控制。在这一过程中，经软件模块化，做好子程序归类工作，并围绕主机，对整个控制过程进行集成处理，在控制系统中模拟各子系统运行情况，对系统可靠性进行验证[4]。

2.3 PLC技术应用

2.3.1 硬件方面

因为机电控制系统涉及到多个方面，PLC技术用途也存在明显不同，但是在设计思路方面基本一致，而这也有利于降低工作人员工作量，从而有效提升工作人员管理效率。但是在实际应用过程中，PLC技术不仅对系统硬件要求严格，对环境条件要求也较为明确，需要工作人员格外予以关注。具体而言，工作人员应做好环境温度控制工作，确保温度适宜性，以免受到温度过高影响，导致系统运行以及转换速度不足，使PLC技术应用效果受限。以硬件角度出发，在安装PLC过程中，应避开发热严重的元器件，以免影响PLC正常运行。同时，安装位置还要避开阳光直射区域，要求区域内通风良好。在控制柜温度较高的情况下，工作人员应借助强通风设备，有效促进控制箱温度控制。同时，PLC应远离具有腐蚀性的气体，还要远离可燃性气体，以免腐蚀PLC元器件，引发爆炸事故出现[5]。

2.3.2 软件方面

正常而言，外部环境因素是客观存在的，往往无法避免外部环境对PLC应用的影响。因此，工作人员可以软件着手，通过优化PLC软件功能，提高PLC技术配合度，在优化控制系统稳定性的同时，有效强化PLC控制系统运行能力。对于机电控制系统而言，PLC技术应用控制功能主要体现在两个方面，即过程、逻辑控制。

针对过程控制，PLC监控能力较强，能够实现对系统运行的全方位、实时性监控，以温湿度、流量作为监控重点，可确保工作人员能够随时了解系统运行情况，并确保各项运行数据被控制在可控范围内。同时，借助1/0模拟控制器，能够确保模拟量顺利向数字量转换，进而使A/D逐渐变为D/A，且建立在有效闭环控制基础上，可确保模拟块均得到有效控制。在上述工作完成后，PLC可实现设备运行监控工作，并实时性监控各项运行数据，记录设备运行中存在的问题以及潜在风险，并通知相关工作人员进行处理。该类数据同样可以用于日常维护使用，有利于促进保养工作及时、有效开展，确保各项内部维护工作均能够得到有效数据支持[6]。例如，在系统温度过高的情况下借助强通风装置，能够有效控制柜温，确保温度始终处于要求范围内，使PLC控制系统能够得到有效保护。

针对逻辑控制，借助相关逻辑运算符号，能够有效完成电路逻辑运算，且建立在有效电路串联基础上，可进一步结合并联、触点，作为继电器的替代品，有利于提升逻辑组合控制水平，既能够满足定时控制需求，还能够满足顺序控制需求，可提升线路可操作性，在整体上降低系统操作难度，使电路运行时间得到最大化缩短，进而优化系统内部工作效率。同时，借助PLC技术，还能够进一步改善程序控制灵活性，使程序控制能够结合实际需求进行有效调整，有利于保障系统控制效果，并且在电路转换过程中不需要重新对电路进行启动、断开处理，在改变逻辑运算组合基础上，就可以启动、运行维修程序系统，并结合实际需求进行满足，可确保控制系统成熟化，优化系统整体运行水平。

2.4 有效性验证

本文进一步对机电控制系统工作效率展开分析，并完成实验验证。为有效对比传统机电控制系统与PLC机电控制系统管理效率，本文进一步引进第三方软件负责系统，完成相应的验证工作，确保验证准确性。在具体实验过程中，因为机电控制系统不同，在控制方法方面也存在明显的区别，为有效确保验证结果准确性，工作人员需要统一实验条件，并做好参数控制。其中，要求实验室温度应保持在20℃，电压应保持在24℃，共选取数据12个，需要进行20～220次实验。

实验结果显示，应用传统机电控制系统，系统管理效率在30%，而在应用PLC机电控制系统，管理效率可达到60%～70%，管理效率提升显著，可有效满足现阶段行业对机电控制系统实际需求。

3 结语

综上所述，通过在机电控制系统中应用PLC技术，能够有效提升机电设备管理效率，并且能够在最大程度上满足设备抗干扰需求，有利于确保系统运行安全性以及稳定性，可有效优化机电系统设备整体运行质量。同时，在实际使用过程中，工作人员应将区域环境因素考虑在内，以PLC技术原理出发，有效促进PLC技术与机电控制系统相融合，进一步优化系统运行效果。