廣東省清遠(yuǎn)市技師學(xué)院，廣東清遠(yuǎn)，511517

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平迅速發(fā)展，PLC技術(shù)在控制方面得到了迅速發(fā)展。機(jī)械電氣控制裝置也得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)械電氣控制裝置的應(yīng)用大大提升了生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制水平。將PLC控制技術(shù)和機(jī)械電氣控制裝置緊密的結(jié)合起來，對(duì)以往機(jī)械電氣控制裝置自動(dòng)化水平低的狀況進(jìn)行了全新改革，大大提高了設(shè)備生產(chǎn)效率。在這些狀況的基礎(chǔ)上，本文對(duì)機(jī)械電氣控制裝置中的PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，詳細(xì)闡述了PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路，力求給自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員在工作中帶來新的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機(jī)械電氣控制裝置；應(yīng)用

引言

隨著社會(huì)迅速發(fā)展，過去機(jī)械勞動(dòng)力的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展需求。在高負(fù)荷以及高強(qiáng)度的工作條件下，過去的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能從根本上解決生產(chǎn)關(guān)系以及生產(chǎn)力之間的關(guān)系。從我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀分析，在機(jī)械化電氣行業(yè)發(fā)展歷程中，PLC技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟。這項(xiàng)新的控制技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置的應(yīng)用方面收到了很好的控制效果，有利于提高企業(yè)生產(chǎn)效率以及充分滿足生產(chǎn)需要。PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置發(fā)展過程中起到了非常積極的作用，進(jìn)一步加快了我國工業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

1機(jī)械電氣控制概述

1.1機(jī)械電氣控制的研究現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在控制技術(shù)方面的應(yīng)用也越來越成熟。在工業(yè)發(fā)展過程中，生產(chǎn)效率得到了非常大的提升，生產(chǎn)成本大大降低。自從進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，自動(dòng)化技術(shù)也面臨了三個(gè)巨大的革新，前兩次主要從電子技術(shù)中的模擬信號(hào)為主的電子裝置方面進(jìn)行了改革，第三次改革主要是以現(xiàn)場控制總線技術(shù)的發(fā)展為主要標(biāo)志，通過將信息技術(shù)和控制技術(shù)緊密結(jié)合在一起，形成了一套控制系統(tǒng)。在這套控制系統(tǒng)不斷完善的過程中，PLC控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。PLC控制技術(shù)起源于二十世紀(jì)九十年代，并且首次應(yīng)用在了汽車生產(chǎn)過程中，并得到廣泛應(yīng)用。隨著PLC的處理速度以及運(yùn)算和控制功能不斷增強(qiáng)，這門新技術(shù)不斷向電氣儀表控制方面發(fā)展。到目前為止，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的控制回路被廣泛的應(yīng)用在了企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)以及大批量生產(chǎn)過程當(dāng)中。除此之外，PLC控制系統(tǒng)也在不斷進(jìn)行擴(kuò)展，并廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中。

1.2發(fā)展趨勢

PLC技術(shù)在控制系統(tǒng)控制過程中有著非常廣泛的應(yīng)用。PLC是新興的控制系統(tǒng)。PLC技術(shù)不僅打破了特殊的通信網(wǎng)絡(luò)的限制條件，除此之外，還將其調(diào)整成為行星全分布式的結(jié)果。PLC將控制功能全部安排到了現(xiàn)場中去。所以，能夠說PLC控制系統(tǒng)今后的發(fā)展方向主要集中在開放式、分散式以及數(shù)字化作為顯著特征。同時(shí)，PLC還將以數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，更好的協(xié)調(diào)好生產(chǎn)現(xiàn)場。

2 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用類型

PLC技術(shù)的應(yīng)用常見的類型主要分為兩種，這兩種分別為DCS系統(tǒng)以及FCS系統(tǒng)。它們各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，分別使用于不同要求的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中。下面我們分別對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

2.1 FCS系統(tǒng)

FCS系統(tǒng)指的是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，是目前最先進(jìn)的控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要應(yīng)用在危險(xiǎn)區(qū)域的劃分、環(huán)境比較困難的地方。FCS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、智能化控制，并且能夠?qū)x表實(shí)行控制，完全能夠?qū)⒁酝哪M單功能儀器取代?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)信息互相以及共享功能，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及操作控制。同時(shí)，它還廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制、樓宇自動(dòng)化控制以及工業(yè)自動(dòng)化控制當(dāng)中。

2.2 DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)指的是集散控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息的共享，對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。集散控制系統(tǒng)的基本思路是利用了控制分散、操作以及集中管理的方式，和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)相比對(duì)閉環(huán)控制以及處理數(shù)據(jù)的能力更強(qiáng)。集散控制系統(tǒng)主要利用冗余技術(shù)以及自診斷技術(shù)，應(yīng)用在了設(shè)備的制造過程以及生產(chǎn)工藝的控制方面。

3 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路

3.1原理圖設(shè)計(jì)

機(jī)械電氣控制裝置第一個(gè)需要做的就是設(shè)計(jì)原理圖。我們要想確保機(jī)械電氣控制裝置的質(zhì)量以及功能，首要任務(wù)就是做好原理圖的設(shè)計(jì)工作。原理圖主要對(duì)機(jī)械電氣控制設(shè)備的控制電路以及主電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員熟悉掌握對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的辨認(rèn)以及解讀。原理圖設(shè)計(jì)第一，需要對(duì)機(jī)械電氣控制裝置中的各個(gè)電氣設(shè)備進(jìn)行分清，并且在原理圖中仔細(xì)的標(biāo)注出來。其次，原理圖設(shè)計(jì)人員需要對(duì)機(jī)械電氣控制裝置中的分電路以及主線路控制要了解清楚。第三，對(duì)機(jī)械控制裝置中的有哪些保護(hù)功能要分清。第四，在對(duì)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)中，需要緊密和實(shí)際相聯(lián)系，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一查驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，進(jìn)而形成一套完善的機(jī)械電氣控制裝置的原理圖。同時(shí)，我們?cè)趯?duì)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要注意，設(shè)計(jì)內(nèi)容要和實(shí)際相聯(lián)系，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)分析，由于各個(gè)機(jī)械電氣控制裝置都各不相同，如果忽視了這個(gè)方面，就會(huì)有可能造成機(jī)械電氣控制裝置出現(xiàn)故障。

3.2將 PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電氣控制裝置的設(shè)計(jì)中

如何將PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電氣控制裝置中是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于PLC選型方面，不同型號(hào)的PLC，性能有所不同。在對(duì)機(jī)械電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要根據(jù)不同的控制要求，選擇不同PLC型號(hào)。目前，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，在許多行業(yè)都應(yīng)用了PLC技術(shù)，由于機(jī)械電氣控制裝置的環(huán)境各不相同，所以在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇PLC的型號(hào)。PLC的品牌眾多，例如三菱、歐姆龍、西門子等品牌。對(duì)于每一個(gè)品牌常見的型號(hào)又分許多種，例如三菱品牌的有FX系列，Q系列的PLC等。我們需要根據(jù)機(jī)械電氣控制裝置的應(yīng)用環(huán)境選擇合適的PLC品牌以及型號(hào)，已達(dá)到控制系統(tǒng)更好的控制效果，進(jìn)一步提高機(jī)械電氣控制裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 PLC 技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在PLC控制系統(tǒng)中，一個(gè)重要的組成就是通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，機(jī)械電氣控制裝置整體銜接是否順暢關(guān)鍵在于通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，只有擁有了通信網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制以及管理。PLC技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中主要包含兩部分，這兩部分為通信網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)。在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中，主從線和各個(gè)級(jí)別的子網(wǎng)配置都不同，主從總線通信方式按照1：N的比例進(jìn)行配置，各個(gè)級(jí)別的子網(wǎng)配置采用3-4級(jí)。只有設(shè)計(jì)出合理的通信網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣控制裝置人機(jī)界面的監(jiān)控，完成一套合理的控制和管理系統(tǒng)。

3.4 接地設(shè)計(jì)

PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的設(shè)計(jì)最后一個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容就是接地設(shè)計(jì)。雖然這是最后一個(gè)設(shè)計(jì)步驟，但是，它直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，所以，在對(duì)接地設(shè)計(jì)過程中，我們需要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)接地進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，許多設(shè)計(jì)人員往往忽視這個(gè)環(huán)節(jié)，以致造成隨意接地，這種情況不僅起不到接地的目的，還嚴(yán)重影響了機(jī)械電氣控制裝置的穩(wěn)定性能。在對(duì)接地進(jìn)行設(shè)計(jì)中，首先，我們要確保機(jī)械電氣控制裝置中的接地設(shè)計(jì)要按照國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行；其次，機(jī)械電氣控制裝置的接地設(shè)計(jì)需要按照工程項(xiàng)目的大小以及特點(diǎn)等進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)；再次，機(jī)械電氣控制裝置的接地設(shè)計(jì)需要綜合考慮節(jié)約能源，節(jié)約成本等。從多個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮，科學(xué)、合理的進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，以達(dá)到進(jìn)一步確保PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用。

4 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用案例

4.1 在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦的生產(chǎn)過程中，空氣壓縮機(jī)主要是利用單片機(jī)以及工控機(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)其功能的，但是，這種方式的控制結(jié)果卻不理想。在工作過程中，這種控制方式干擾大，同時(shí)監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)，直接對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。不僅如此，以往通過單片機(jī)等方法對(duì)空壓機(jī)實(shí)行控制，存在許多安全隱患，安全事故容易發(fā)生。當(dāng)前，在空氣壓縮機(jī)控制方面應(yīng)用了PLC技術(shù)，將自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)控制緊密結(jié)合在一起，對(duì)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生了高效、穩(wěn)定的控制效果。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)⒖諝鈮嚎s機(jī)的設(shè)備信息以及傳感器數(shù)據(jù)收集到一起，將收集到的數(shù)據(jù)傳到PLC中進(jìn)行處理，獲取的信息能夠?qū)崟r(shí)的反映生產(chǎn)狀況，按照生產(chǎn)要求，設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，讓空氣壓縮機(jī)按照一定要求穩(wěn)定工作。

4.2 生產(chǎn)變量控制方面的應(yīng)用

生產(chǎn)變量方面的控制實(shí)質(zhì)上就是對(duì)生產(chǎn)中的模擬量的控制。因?yàn)樵谏a(chǎn)中存在許多變量，但是人們很難有一種可行的方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)測，若對(duì)這些變量不能進(jìn)行控制，那么就會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來非常大的影響，因此，將PLC技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)械電氣控制裝置系統(tǒng)中，對(duì)存在的變量進(jìn)行適當(dāng)控制。除此之外，還可以利用數(shù)字量和模擬量之間的轉(zhuǎn)換讓PLC控制器對(duì)這些變量進(jìn)行有效的控制。

5結(jié)語

我們經(jīng)過上面分析，PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電氣控制當(dāng)中來，進(jìn)一步帶動(dòng)了我國機(jī)械設(shè)備不斷走向電氣化的發(fā)展進(jìn)程，大大提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率以及穩(wěn)定性，同時(shí)還避免了由于錯(cuò)誤操作給機(jī)械生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。PLC技術(shù)在各行各業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用，在對(duì)PLC控制設(shè)備進(jìn)行使用過程中，技術(shù)人員需要對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際以及應(yīng)用工作進(jìn)行詳細(xì)了解，力求進(jìn)一步提高機(jī)械電氣控制裝置的精確性和穩(wěn)定性，不斷提高生產(chǎn)工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王巖.淺談PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展方向[J].蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2011（01）.

作者簡介：

林昌瑜/男/1978年生/廣東英德人/ 本科/教師/研究方向?yàn)殡娮与姽?/p>