PLC技术在机电自动化控制中的应用研究

陈炎炎

摘要：为了提高机电自动化控制效果，对PLC技术的构成及运用逻辑进行了概述，结合沥青搅拌站的特点，对机电自动化控制中PLC系统设计要点进行了总结，并从数字滤波技术、系统抗干扰技术、网络通信技术和人机交互界面技术等方面对PLC应用的关键技术进行了分析。合理应用PLC技术，不仅能够有效提高机电自动化控制系统的工作效率和质量，而且还能够使整个控制系统具有良好的稳定性和可靠性，具有较大的应用前景。

关键词：PLC技术；机电一体化；自动化控制；软件系统；关键技术

0   引言

PLC是一种新型的控制技术，具有编程灵活、操作简便等特点，主要由数字和模拟两种输入输出单元组成。PLC技术主要是利用小型计算机作为中央处理单元，并通过对输入输出单元进行合理的设置，从而实现对系统的控制。PLC技术在机电自动化控制中的应用，不仅能够将传统的继电器控制技术中较为繁琐的控制过程进行简化，而且还能够使系统具有更好的稳定性和可靠性。因此，对PLC技术在机电自动化控制中的应用进行总结和分析具有重要的意义。

1   PLC构成及运用逻辑

1.1  PLC构成

P LC可分为固定不动模块和组成模块两种结构类型。固定不动模块主要包含电源、CPU板、I/O板等模块，各子模块之间不容易分离出来。CPU板由运算器、控制板、存储器等组成。组成模块主要包含声卡机架、底板、电源、运行内存、CPU模块、I/O模块等。PLC技术本质上是工业控制系统电子计算技术。PLC技术的硬件主要由电源、存储芯片、CPU和I/O接口电路等构成，如图1所示。

1.2   PLC技术的运用逻辑

PLC技术的运行逻辑语言是当前PLC系统中比较常见的一种编程语言，它主要是将用户输入到程序中的代码，通过逻辑语言来进行有效的编写，从而能够实现对程序的编辑和修改。在进行编程语言设计时，需要对其进行合理的设计，以便实现对逻辑程序的有效编写。PLC 技术的运行逻辑图如图2所示。

1.2.1   输入端

在机电设备控制中使用PLC技术，首先需要将机电设备控制输入端与PLC连接起来。通常情况下，在PLC技术应用过程中，都会在机电设备控制输入端使用光电耦合器。PLC输入端主要是指PLC系统中的输入端子。通常情况下，PLC系统中都会将输入点设置成手动状态或者是自动状态。

1.2.2   输出端

在机电设备运行中，通常需要对机电设备进行有效控制。而在对机电设备进行控制时，需要对输出端进行有效地处理，以便能够将输入信号进行有效传递。

2   机电自动化控制中PLC关键技术

2.1   数字滤波技术

数字滤波技术是指将采集到的信号进行有效处理，然后再进行数据运算，将运算结果应用到數字滤波器中，从而得到需要的信号。在对沥青搅拌站机信号处理时，一般都是在数字滤波器中进行处理。在实践中，要合理地选择数字滤波技术，并且要对数字滤波技术进行合理应用，以确保数字滤波技术发挥出更大的作用。

在数字滤波技术应用中，首先要根据采集到的信号大小进行滤波器选择。如果采集到的信号比较大，则选择低通滤波器。如果采集到的信号比较小时，选择高通滤波器。其次，要根据机电设备运行环境进行选择。最后，要根据实际情况对其进行合理的应用。

在实际应用中，要根据系统输入信号以及输出信号来确定滤波器的类型和参数。机电设备控制常采用IR数字滤波技术，当系统输入信号是正弦波时，可以采用低通滤波器；当系统输入信号是方波时，可以采用高通滤波器；当系统输入信号是脉冲波时，可以采用高通滤波器。在实际应用中，还需要根据实际情况来确定滤波参数和结构。

2.2   系统抗干扰技术

在沥青搅拌站自动化控制中应用PLC技术，也会受到很多干扰因素影响。只有对PLC技术应用过程中所面临的干扰因素进行分析，并且还需要从多个方面进行抗干扰处理，才能够提升PLC技术应用的有效性。

近年来，随着PLC技术的快速发展，其抗干扰能力也得到了有效提升。在实际应用中，通常采取多种抗干扰措施，具体包括：在输入端使用电源滤波器和光电耦合器；输出端使用交流稳压电源；增加隔离变压器等。当然在实际应用过程中，还需要根据实际情况来采取不同的措施，如在输入端使用电容滤波器、输出端使用变压器隔离等，确保PLC技术在沥青搅拌站控制中的稳定性和安全性。

2.3   网络通信技术

近年来，在沥青搅拌站自动化控制中也运用了网络通信技术，并取得了非常好的效果。网络通信技术应用到沥青搅拌站自动化控制中，能够为设备提供更加稳定、安全、高效的服务。其中现场总线技术可将控制系统与生产过程进行连接，能够将数据信息传递给各个工作站。

现场总线技术的硬件主要包括PC机、变频器、传感器、变频器、现场控制器、电缆等。现场总线技术中的常见电缆为双绞线和同轴电缆，其可以实现信号的有效传输，并能够保证信息传递的安全性和稳定性。

2.4   人机交互界面技术

人机交互界面技术是PLC技术中非常重要的一种技术，并且它也是当前应用最多的一种人机交互界面。当前的沥青搅拌站应用了多种人机交互界面，主要有触摸屏、人机界面以及图形化编程。

在PLC系统中，触摸屏是最常用的人机交互界面，并且它也是当前应用最为广泛的一种人机交互界面。当前PLC系统中可应用得触摸屏种类很多，其中有触摸屏、液晶屏幕以及 PC机等多种形式。

在PLC系统中，人机界面也是一种比较常见的人机交互界面，主要包括图形化编程和编程语言两种形式。目前，已有多种图形化编程在PLC系统中得到了成功应用，它主要是将用户输入到程序中的代码通过图形化编程来实现，并能够让用户在屏幕上直接进行操作。同时 PLC系统中也应用了多种人机交互界面，通过对人机交互界面进行合理的设计和安装，能够确保机电设备控制的安全性和稳定性。

图形化编程是当前比较常见的一种 PLC系统控制技术，主要是将用户输入到程序中的代码通过图形化编程的方式进行有效设计和安装，从而实现用户对程序的自主控制。PLC技术可应用多种编程语言，其中包括汇编语言、C语言以及VB等多种形式。

3   典型应用分析

3.1   系统组成及功用

本文以 PLC技术在沥青搅拌站中的应用为例进行分析。沥青搅拌站是一种集机械、电子、计算机和信息技术为一体的智能化加工设备，PLC通过对沥青搅拌站输入端输入信号进行读取和分析，然后通过输出端的输出信号，完成对沥青混合料生产过程的控制。

沥青搅拌站控制系统主要由搅拌站主体、计算机系统、执行机构和检测系统四部分组成。其中，PLC技术在沥青搅拌站中的应用，主要包括输入信号的读取和分析、输出信号的接收和处理以及反馈信号的接收和处理等，最终实现对搅拌站设备的控制。

在对沥青搅拌站进行操作时，要先打开控制系统并设置相应PLC系统，通过PLC系统完成对生产过程中各个信号的采集和分析。当控制系统发现信号有错误时，会自动将错误信息发送到PLC系统中。在沥青搅拌站中应用PLC技术，可以实现对生产过程的自动控制和检测，大大降低了工作人员的工作强度和强度。同时还可以有效降低生产成本，提高生产效率、计量精度，具有较高的应用价值。

3.2   软件设计

软件设计是PLC技术在沥青搅拌站机电自动化控制中的重要部分，主要是对系统中各个部分的功能进行编程，并将其转化为可供操作的指令，进而实现自动化控制。

在设计PLC技术控制系统的软件时，应注意以下几点：一是要考虑到系统中各个部分之间的协调性和整体性，使PLC技术控制系统在实际运行过程中不会出现任何问题；二是要保证PLC技术控制系统能够实现预期的控制目标，以确保机电自动化控制系统运行的安全和可靠；三是要保证PLC技术控制系统具有良好的抗干扰能力，以避免在自动化控制过程中出现错误指令。重点应该做好系统主程序设计和数据采集程序设计。

3.3   系统主程序设计

系统主程序包括系统初始化程序、启动程序、报警处理程序等。在系统运行过程中，PLC技术控制系统可以通过对主程序的应用，实现对沥青搅拌站的控制，提高生产效率。在进行系统主程序设计时，首先需要根据沥青搅拌站控制系统的功能，确定控制方案，并将其转化为主程序的功能指令。然后再根据实际情况确定主程序中各个部分的功能，并将其转化为相应的主程序功能指令。

在设计主程序时，可以采用梯形图方法进行设计，也可以采用顺序功能圖方法进行设计。在进行PLC技术控制系统主程序设计时，首先需要按照顺序功能图来绘制出相应的梯形图，并将其转化为相应的指令。然后再按照梯形图对其进行编写和调试。

3.4   数据采集程序设计

在机电自动化控制中，数据采集程序是必不可少的部分，它能够对机电自动化控制系统中所采集到的数据进行分析，并将这些数据转化为可供操作的指令。

在设计数据采集程序时，应遵循以下几个原则：一是要保证采集程序能够按照预定的程序进行，以提高 PLC技术控制系统的运行效率；二是要保证数据采集程序具有较强的抗干扰能力，以防止在机电自动化控制系统运行过程中出现故障；三是要保证数据采集程序，能够准确地反映出机电自动化控制系统中所存在的问题，以便于工作人员及时采取措施进行处理。

4   结束语

为了提高机电自动化控制效果，本文对PLC技术的构成及运用逻辑进行了概述，结合沥青搅拌站的特点，对机电自动化控制中PLC系统设计要点进行了总结，并从数字滤波技术、系统抗干扰技术、网络通信技术和人机交互界面技术等方面对PLC应用的关键技术进行了分析。

在未来发展过程中，应该不断地优化PLC技术，使其能够适应工业生产控制的实际需求。同时，在应用PLC技术时，还应该充分考虑到工业生产控制的实际情况，并根据实际情况选择合适的PLC技术，以使PLC技术在机电自动化控制中得到更好地应用。

参考文献

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