探讨PLC技术在机械电气控制装置中的应用

陈亚云

(江苏省如皋中等专业学校 江苏如皋 226500)

PLC技术是一种专用的数字程序控制装置，通常作为中小型和中型电气设备的核心构成部分。PLC技术对于控制精度要求较高，能够准确、快速地执行任务，在自动化控制设备中，能够完成复杂、重复的工作，因此PLC技术是现代自动化控制设备中不可或缺的重要组成部分。PLC技术有着诸多优势，如操作简单、稳定可靠、便于扩展等优点，同时其体积小、成本低、易于实现自动化，适应能力强等特性。随着科学技术的不断发展，PLC技术也在不断发展创新。目前，PLC技术已经广泛应用于各个行业之中，发挥了极大作用，机械电气控制装置是机械设备工作稳定与否的重要环节之一，也是影响机械设备性能与生产效率的关键因素。

1 PLC 技术的应用类型

1.1 集散型控制系统（DCS）

集散型控制系统（Distributed Control System，DCS）是指在计算机技术的基础上，把所有的设备进行集中控制，并将其连接成为一个系统，从而实现对生产过程进行管理。DCS中使用的设备包括计算机、控制器、各种传感器以及可编程控制器等。在工业生产中DCS会根据实际需求，自动对所需设备进行集中控制，与传统控制方式相比，DCS系统具有以下几个优势：第一，DCS系统能够通过计算机完成对生产过程的实时管理与监控；第二，在设计中使用大量传感器和可编程控制器时，无需单独设立相应装置，同时还能实现生产过程的动态模拟、远程操作和故障诊断等功能；第三，DCS 系统的人机界面更加直观、友好，并实现了分布式的功能控制和集中式的图形显示；第四，在操作管理中采用统一的操作系统，避免了传统方式下各个控制单元独立运行所产生的问题。在当前经济快速发展中，计算机技术发挥了巨大作用，DCS 系统作为一种新型自动化控制系统，将计算机技术与集散控制系统相结合已成为当前发展趋势，如化工、电力、石油等行业都已建立了相关DCS系统[1]。

1.2 现场总线控制系统（FCS）

现场总线是由制造商和使用者，通过现场总线通信协议而建立起来的控制系统，其特点在于采用数字化的通信方式，使系统具有极高的灵活性和可靠性。通过现场总线控制系统，可有效减少现场布线面积，降低安装维护成本。就目前发展形式来看，现场总线在实际应用过程中仍然存在着一定问题，例如：大部分企业为节约成本和方便管理，仍采用传统继电器、PLC等技术，这也使实际控制系统存在一定局限性与不足之处，无法满足当今社会发展要求。随着PLC 技术不断改进与创新发展，其性能和功能也在不断完善中，目前市场上已经出现了一些可编程逻辑控制器（PLC）产品、可编程序控制器（CPM）产品，这两种产品均属于FCS控制系统之中的一种。

2 PLC技术在机械电气控制装置中的作用

2.1 实现机电一体化

随着社会的不断发展，机械电气控制装置已经进入了自动化时代，同时机械电气控制装置的发展方向也逐渐向机电一体化方向转变。目前，这种趋势已经成为了不可阻挡的发展潮流，而在这个过程中PLC 技术起到了关键作用。PLC 技术已经取得了长足的进步，并且已经得到了广泛应用和推广，同时也解决了许多传统控制方式存在的弊端和问题。PLC技术还可以实现机电一体化[2]。首先是其能够实现输入与输出功能之间相互转换；其次是可以进行程序编码操作；最后是可以进行数据计算，并在此基础上做出相应的决策与判断；同时，还可以实现系统故障诊断和报警等功能，从而有效地提高机电一体化水平。除了上述功能之外，PLC 技术还可以实现软件功能的扩展与数据存储等功能，而且通过相关技术人员的努力和研究发现，在PLC技术中还可以应用大量的高级语言功能与先进工具等，如高级语言能够对数据进行存储和处理等。

2.2 提升抗干扰能力

PLC 技术的抗干扰能力，在一定程度上也影响了PLC自身的性能，在机械电气控制装置中，由于环境因素和工作频率都会对PLC 造成影响导致其受到干扰。为了有效地减少干扰问题，需要在电路设计、硬件选型上进行控制。从实际应用情况来看，传统机械电气控制装置中的抗干扰能力比较差，不能满足当前工作要求，为了解决这一问题，可以从以下几个方面入手：第一，选择更强抗干扰性能的PLC 产品；第二，对电路板进行设计时需要提高电路板本身的抗干扰能力；第三，通过加大接插件之间的距离来提升抗干扰性。另外，针对部分机械电气控制装置中，受到干扰后不能正常工作的现象，可以从以下几个方面着手：（1）对导线进行合理布线；（2）对一些电路进行重新设计；（3）对控制系统中容易出现问题的元器件进行更换等。

2.3 控制功能的实现

控制功能是PLC 技术的一个重要部分，其可以使机械电气控制装置具有更强的可扩展性，并且对环境变化具有较好的适应能力。从该方面问题进行分析，PLC 技术应用在机械电气控制装置中具有一定的优势，能够对传统机械电气控制装置进行改进，并且在一定程度上提高了其工作效率。但是PLC技术在实际应用中还存在一定问题，这些问题是影响其发展的重要因素。由于PLC 自身存在缺陷和不足，所以要想有效地提高其应用效果，需要对PLC进行相应改进和优化，并提出相应的措施。要想提高PLC自身性能和使用效果，最有效简单的方法就是对其进行改进，通过改进可以使其增加扩展功能和扩充能力，使其可以更好地满足实际需求[3]。

2.4 实现自我检测

机械电气控制装置中的PLC 主要分为两种，一种是直接用于控制的PLC，另一种是用于监控系统的PLC。在具体的运行过程中，如果直接用于控制和监控使用，很容易出现故障问题，因此通常情况下会增加相应的检测程序，从而实现自我检测。但是在实际使用时需要对这两个程序进行分别管理，如果只注重了检测而没有对程序进行管理，很容易造成程序混乱。因此，在实际的操作过程中，应该要注重程序的自我检测与管理。首先，可以使用PLC 相关软件对工作进行检测；其次，可以对程序进行实时监控和管理；最后，在出现问题时需要及时根据操作日志来解决问题，同时还需要根据具体的使用情况，制订相应的应急预案和故障处理方案。

2.5 简化操作过程

在机械电气控制装置中应用PLC 技术，不仅可以降低机械电气控制装置的设计和施工难度，还可以简化操作过程提高工作效率。目前，在机械电气控制装置中，应用的PLC 技术一般分为两类：一是中小型的PLC，它主要运用在简单、小型、简单控制的场合；二是大型PLC，主要运用在复杂、大型的场合。但是这种类型的PLC 对外部环境和自身条件要求比较高，当出现干扰时会影响到其使用效果，因此，在实际应用过程中需要考虑到实际情况并且及时进行改进。此外，小型PLC 应用在机械电气控制装置中，可能会受到外部因素影响而出现问题，所以还要对其进行改进。第一，如果机械电气控制装置使用PLC 技术，在日常工作中如果出现干扰时可以对其进行软件升级来解决。第二，如果机械电气控制装置使用小型PLC 来实现操作，先要先将其内部接线与外部接线相连接，然后将其放置于机器设备内部即可，但是这种情况下内部接线数量较多、接线繁琐，且线路与外部接线连接时需要调整好位置，会使设备处于不稳定状态之中[4]。第三，如果使用大型PLC 进行操作的话，首先要将其放置于机器设备外部，然后通过连接外部设备线路与内部结构连接，最后将内部结构与外部布线连接即可，通过这一方式可以减少机械电气控制装置中所用到的外部线数量，同时还能简化操作过程、提高工作效率、降低工作难度。

2.6 故障的诊断与处理

在机械电气控制装置中会遇到很多问题，要求工作人员能够及时有效地对出现的问题进行解决。当出现故障时为了避免造成更大的损失，需要先对故障进行诊断并采取相应的措施。在诊断故障时应该先排除部分主要因素，然后再对其进行仔细检查和判断。当确定其原因后再制订出相应的处理方案。如果在修理过程中出现问题，可以及时、有效地采用一些措施来进行维护，以此达到良好的效果。要想确保PLC 技术在机械电气控制装置中，发挥最大的作用和效果，需要工作人员不断地进行研究和探索，从而促进PLC 技术在机械电气控制装置中得到更好地发展和应用。

3 PLC 技术在机械电气控制装置中的具体应用策略

3.1 在设备安全检测中的应用

在机械设备生产过程中，经常会出现设备安全检测问题，如果不能及时对设备进行有效检测，就会导致严重的安全事故发生。对此，应引入先进的PLC 技术实现安全检测工作，主要包括以下几个方面。

（1）可编程控制器工作原理。可编程控制器是一种智能化的机电控制设备，其具有多种功能，不仅能够控制机械设备，还具有对电力系统的监测、报警等功能。（2）PLC技术的应用优势。在机械电气控制中应用PLC技术可以实现系统的简化和优化。（3）提高数据处理效率和能力，利用PLC技术进行系统处理工作可以提高处理效率和精度，并有效减少数据传输量和数据传输时间与维护量，还能大大降低生产成本。（4）应用PLC技术需要注意一些问题。例如：在机器检测时可以利用PLC技术实现对相关信息进行采集分析；利用PLC技术实现对数据传输过程中出现故障的及时报警等[5]。

3.2 在空气压缩器中的应用

在空气压缩机的应用中，PLC 技术具有较好的实用性，通过将PLC技术与机械电气控制装置进行结合，可以实现对空气压缩装置的控制，通过对相关程序的设计和优化，可以实现对空气压缩过程的有效控制。在实际应用中，PLC 技术在空气压缩器中与机械电气控制装置进行结合，使其能够实现对机械电气装置的控制，这种方式在实际应用过程中具有较高的效率，通过将PLC 技术和机械电气控制系统相结合，能够实现对空气压缩过程中气压变化和电机运转情况进行有效控制，通过在该程序中添加PLC功能模块，可以实现对相关程序的优化与设计。

3.3 在机械控制中的应用

随着机械设备的发展，机械控制技术已经成为企业生产的关键，但是在具体应用过程中，传统继电器逻辑控制具有一定的缺陷，由于其硬件设备成本和维护费用也相对较高，所以不能满足企业生产需求。再者，PLC 技术与传统继电器控制技术相比具有一定优势。PLC 技术具有很强的灵活性和开放性，在应用过程中企业可以根据生产实际情况，对PLC 技术进行灵活修改和设计，从而满足机械生产需要。另外，为了保证机电设备系统正常运行和顺利操作，必须严格按照相关操作规程进行安装、调试、编程等工作，并确保其程序稳定可靠运行。

3.4 在捻线机控制中的应用

在实际生产过程中，对于一些零件的连接往往需要采用捻线机进行控制，而传统的机械电气控制装置会造成生产过程中经常出现断线等现象，严重影响了生产效率和产品质量。运用PLC技术进行机械电气控制装置的设计和优化，能够提高零件连接的可靠性和稳定性。具体来说，在设计捻线机控制装置时，应该将PLC 技术应用于电气控制中。在实际工作当中，PLC技术可以实现对捻线机的智能化控制，并保证整个过程的高效性。首先，需要对控制程序进行设计。为了确保捻线机断线检测功能有效运行，需要通过输入模块来获取断线检测信号、输出模块来实现断线检测功能，同时还应注意程序的合理设计与优化问题。另外，为了防止在执行程序过程中出现死机问题，需要采用双机热备份策略来实现PLC程序与原电路之间的相互备份问题。

3.5 在开关逻辑中的应用

在机械电气控制装置中，通常会使用一些开关类的逻辑元件来进行控制，以实现各种逻辑功能。为了减少操作次数，减少系统运行时间，可以将PLC技术应用到机械电气控制装置中。通常情况下，当输入端接到外部设备时，PLC技术会首先检测设备是否通电，然后根据检测结果开始执行相应的命令。由于PLC可以对输入端进行准确的检测和识别，因此在机械电气控制中，运用PLC 技术可以降低操作人员的操作次数和难度，降低机械电气系统出现故障的可能性，从而提高系统运行效率和质量。此外，由于PLC 技术具有极高的可靠性、灵活性以及较强的抗干扰能力等特点，因此在机械电气控制装置中可以广泛应用该技术[6]。

3.6 在分散式控制系统中的应用

当前，很多工业企业已经开始逐步使用分散式的控制系统，这对于企业的生产效率和质量提升都具有非常重要的意义，但是在实际操作中，很多工业企业并不能达到预期的控制效果，主要是因为在工业生产中采用分散式控制系统存在一定局限性。首先，该系统结构过于复杂、成本较高；其次，该控制系统对通信质量要求较高，通信网络在受到外界干扰时会出现大量故障。为了解决上述问题企业可以将PLC技术应用于分散式控制系统中，能够有效降低机械电气控制装置中存在的问题，通过采用PLC 技术建立集中式控制系统之后，可以对设备进行有效监控和管理，从而有效提高了设备运行效率和整体质量。

4 结语

综上所述，在机械电气控制系统中，PLC技术的应用已经成为提高产品质量的重要方式。利用PLC技术不仅能够提高机械产品的质量，而且还能减少机械设备运行过程中的故障。随着我国科技的快速发展，PLC技术在我国机械电气控制领域中的应用也越来越广泛，要想更好地利用PLC技术，需要对其进行深入了解，并根据实际情况制定相应的应用策略，以此促进PLC 技术在我国机械电气控制领域中健康、稳定地发展。