朱翠霞 鄧榮琦

（滕州市中等職業(yè)教育中心學(xué)校 山東省滕州市 277599）

伴隨著機(jī)械設(shè)備企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化批量生產(chǎn)需求越來(lái)越強(qiáng)烈，而PLC技術(shù)則從中尋找到了屬于自身的發(fā)展方向，對(duì)機(jī)械電氣控制裝置的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，以下內(nèi)容中我將針對(duì)PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 PLC技術(shù)的組成分析

PLC 的組成（如圖1）基本可以分為以下幾部分：輸入接口、輸出接口、存儲(chǔ)器、電源、CPU 以及外部設(shè)備編程器等。在PLC內(nèi)部的各個(gè)獨(dú)立單元之所以能夠形成一個(gè)相對(duì)完整的整體，主要借助于電源總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線以及地址總線之間的合理優(yōu)化配置。在PLC 外部的各個(gè)獨(dú)立單元當(dāng)中，想要形成一個(gè)相對(duì)完整的PLC技術(shù)系統(tǒng)，則需要結(jié)合控制對(duì)象的不同配置與設(shè)備，以及選擇一個(gè)科學(xué)的控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，PLC 又可以分為模塊式與固定式兩種模式。

圖1：PLC 系統(tǒng)的組成

2 幾種PLC技術(shù)控制技術(shù)類(lèi)型分析

2.1 集散控制系統(tǒng)

這種控制系統(tǒng)又可以成為DCS，主要是對(duì)危險(xiǎn)性的管理、集中、分散以及顯示進(jìn)行控制。DCS 借助于信息、自動(dòng)化以及通訊等技術(shù)，依靠于固定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)內(nèi)部的控制與監(jiān)測(cè)站互聯(lián)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度。從結(jié)構(gòu)主體的角度出發(fā)，DCS 可以包括以下幾部分：即顯示裝置、控制系統(tǒng)以及通信總線。其中，通信總線在DSC 當(dāng)中主要扮演著連接橋梁的角色，從而實(shí)現(xiàn)顯示與控制這兩部分的有效溝通。這種集散控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原則為對(duì)信息的高度集中以及對(duì)危險(xiǎn)的高效分散，從而實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的集中化發(fā)展，更加有利于生產(chǎn)過(guò)程中的優(yōu)化與管理，因此逐漸成為了目前PLC技術(shù)發(fā)展的主要技術(shù)類(lèi)型。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)又被稱為FCS，它是以通信網(wǎng)絡(luò)的形式存在，并且能夠?qū)⒅悄墁F(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、雙向傳輸、多節(jié)點(diǎn)的支持、數(shù)字式發(fā)展、總線式發(fā)展、多分支結(jié)構(gòu)之間的互聯(lián)以及全數(shù)字通訊的雙向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)從構(gòu)成部分上來(lái)看，可以包括以下幾部分：即最底層的infranet 網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及控制節(jié)點(diǎn)等，并以此為基礎(chǔ)逐漸生成一個(gè)相對(duì)完整的控制系統(tǒng)。現(xiàn)階段，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在機(jī)械電氣控制裝置當(dāng)中的應(yīng)用逐漸受到了相關(guān)從業(yè)人員的重視，正在與集散控制系統(tǒng)齊驅(qū)并進(jìn)，是PLC技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中必不可少的一種系統(tǒng)類(lèi)型。

3 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用于DCS系統(tǒng)

DCS 系統(tǒng)又可以叫做集散控制系統(tǒng)，在進(jìn)行集中顯示或者分散控制時(shí)，可以借助于微型處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此DCS 系統(tǒng)屬于一種全新的控制系統(tǒng)，能夠有效結(jié)合綜合協(xié)調(diào)能力以及分散治理能力。在DSC 系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，不僅能夠轉(zhuǎn)變機(jī)械電子控制裝置現(xiàn)有的控制方式，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高效利用，從而更好的控制工作現(xiàn)場(chǎng)以及監(jiān)測(cè)站等位置。另外，應(yīng)用于DCS 系統(tǒng)還能夠統(tǒng)一的針對(duì)分散在不同工作環(huán)節(jié)的機(jī)械電氣控制裝置進(jìn)行高效管理，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生的可能，并且針對(duì)設(shè)備發(fā)生的故障及時(shí)提出解決方式，不對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響?？傮w來(lái)說(shuō)，就是PLC技術(shù)應(yīng)用于DCS 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械電氣控制裝置運(yùn)行效率、質(zhì)量以及安全性的有效提高。

3.2 應(yīng)用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)車(chē)

當(dāng)內(nèi)燃機(jī)真正投入使用之后，運(yùn)行中的各項(xiàng)指數(shù)必然會(huì)出現(xiàn)不同程度的改變，盡管這些指數(shù)在固定范圍內(nèi)變化不會(huì)造成安全隱患，但是一旦受到運(yùn)行時(shí)某種因素的影響，導(dǎo)致運(yùn)行指數(shù)變化過(guò)大，則會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，因此在PLC技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車(chē)之前，需要針對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的每一個(gè)指數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的了解與收集，以便于操作人員更加科學(xué)的進(jìn)行設(shè)備操作，提高安全性。另外，在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行控制時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部柴油機(jī)械可以借助于傳動(dòng)箱內(nèi)的渦輪輸出進(jìn)行液力傳動(dòng)，而后通過(guò)對(duì)油路進(jìn)行改變實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的變化，與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)保障水溫、油壓等具體參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)性，盡最大程度提高內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行安全。

3.3 應(yīng)用于基本控制系統(tǒng)

當(dāng)我們?cè)诨究刂葡到y(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC技術(shù)時(shí)，第一步就是要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的應(yīng)用方案，針對(duì)PLC技術(shù)與基本控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系，在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要充分結(jié)合每一個(gè)可能影響到基本控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整。比如：不同大小的設(shè)備型號(hào)、不同類(lèi)型的通信信息、不同數(shù)量的電氣設(shè)備、具體的PLC技術(shù)等等。而后結(jié)合上述內(nèi)容中的不同情況，對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行圖紙繪制，進(jìn)一步要求工作人員要具備一雙銳利的眼睛，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中的不合理之處并加以改正，確保在基本控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC技術(shù)的規(guī)范性與正確性，提高PLC技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.4 應(yīng)用于集成控制系統(tǒng)

集成控制系統(tǒng)在機(jī)械電氣控制裝置當(dāng)中可以分為其他設(shè)備以及PLC 中央系統(tǒng)兩部分。通常來(lái)說(shuō)，需要結(jié)合機(jī)械電氣控制裝置的實(shí)際需求，直接控制PLC技術(shù)中央系統(tǒng)以及不同的電氣設(shè)備，另外，從設(shè)計(jì)特點(diǎn)的角度出發(fā)，由于集成控制系統(tǒng)是依據(jù)中央結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此普遍具備生產(chǎn)流程與結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的特征，與此同時(shí)，這種簡(jiǎn)單的生產(chǎn)流程與結(jié)構(gòu)也具有極大的弊端，因?yàn)樵谶@種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，每一個(gè)設(shè)備之間都是相互連接的，所以只要有一個(gè)機(jī)械電氣設(shè)備發(fā)生故障無(wú)法運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致整合控制系統(tǒng)的癱瘓，而這時(shí)如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維修則需要及時(shí)中止中央控制系統(tǒng)才能夠進(jìn)行。

3.5 應(yīng)用于邏輯開(kāi)關(guān)的合理設(shè)置

機(jī)械電氣設(shè)備的整體控制以及調(diào)配是依靠與不同開(kāi)關(guān)量之間的邏輯關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是不論是在何種系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，都具有的鮮明特點(diǎn)。簡(jiǎn)而言之，就是借助于PLC技術(shù)對(duì)原本設(shè)備當(dāng)中就具有的繼電器系統(tǒng)的更換，從而實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械電氣設(shè)備當(dāng)中的每一條生產(chǎn)線、每一個(gè)機(jī)床。相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種原理不再受限于只能控制單獨(dú)的某一部分，而是能夠針對(duì)PLC 當(dāng)中的每一個(gè)模塊進(jìn)行分析與挑選，從而保障機(jī)械電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)量能夠完美匹配每一個(gè)模塊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線開(kāi)關(guān)量的合理性。除此之外，這種原理還能夠使機(jī)械電氣設(shè)備當(dāng)中各部分之間的調(diào)用與協(xié)調(diào)更加便利。

3.6 應(yīng)用于故障的排查

PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電氣設(shè)備裝置當(dāng)中之后，所構(gòu)成的PLC系統(tǒng)能夠針對(duì)每一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查，而后形成清晰的數(shù)據(jù)信息傳遞給相關(guān)的操作人員，從而能夠使操作人員針對(duì)反饋信息作出正確的判斷，對(duì)每一個(gè)機(jī)械電氣設(shè)備甚至是整體機(jī)械電氣系統(tǒng)的可能性故障進(jìn)行及時(shí)排查，因此只要發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)，則PLC系統(tǒng)可以在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，管理人員也能夠在第一時(shí)間進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備的維修與護(hù)理。如圖2所示。

圖2：PLC 系統(tǒng)故障排查

3.7 應(yīng)用于生產(chǎn)變量的控制

對(duì)生產(chǎn)變量進(jìn)行控制，實(shí)際上就是嚴(yán)格把控生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)模擬量。我們都知道，當(dāng)機(jī)械電氣設(shè)備投入使用之后，生產(chǎn)變量能夠直接對(duì)生產(chǎn)過(guò)程造成嚴(yán)重影響，甚至直接決定著生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。但是一般來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)時(shí)，由于一條生產(chǎn)線當(dāng)中往往會(huì)存在數(shù)不清的生產(chǎn)變量，并且工作人員很難預(yù)測(cè)生產(chǎn)變量的實(shí)際發(fā)展情況，這時(shí)就必須要利用PLC技術(shù)來(lái)有效控制這些生產(chǎn)變量，盡最大可能將它們控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，保持它們穩(wěn)定的狀態(tài)以及變化速度，提高機(jī)械電氣設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的高效性與穩(wěn)定性。

4 PLC技術(shù)的有效應(yīng)用舉例

4.1 空氣壓縮機(jī)群組的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

在以往的空氣壓縮機(jī)群組當(dāng)中，自身的控制核心主要以工控機(jī)或者單片機(jī)來(lái)操作，而這種情況下檢測(cè)性當(dāng)中所收獲的測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)對(duì)于干擾的抵抗能力較差。這時(shí)應(yīng)用PLC技術(shù)則能夠完美的解決這種問(wèn)題，極大提高空氣壓縮機(jī)群組運(yùn)行的可靠性與安全性?？諝鈮嚎s機(jī)作為我國(guó)煤礦生產(chǎn)當(dāng)中的重要設(shè)備，由于采用普通繼電器進(jìn)行控制的群組較多，導(dǎo)致對(duì)于運(yùn)行的監(jiān)控與保護(hù)效率大打折扣，故障率極高也不利于后期的養(yǎng)護(hù)管理，阻礙了生產(chǎn)效率的提高。而目前已經(jīng)有一部分空氣壓縮機(jī)群組開(kāi)始應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)進(jìn)行控制與處理，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫通斷、信號(hào)檢測(cè)以及壓力檢測(cè)的保護(hù)。

4.2 選煤廠集控系統(tǒng)

在一些選煤廠企業(yè)的控制系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用PLC技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了集中與運(yùn)行連鎖控制工藝流程當(dāng)中的系統(tǒng)設(shè)備啟停，還實(shí)現(xiàn)了針對(duì)工藝過(guò)程中具體參數(shù)的閉環(huán)控制，發(fā)展至今逐漸在世界范圍內(nèi)區(qū)域領(lǐng)先。這種工作的原理主要是選擇SIMATICTI545 芯片來(lái)作為控制內(nèi)核，選擇SIMATICS70-300 來(lái)作為配煤系統(tǒng)。而后結(jié)合具體的功能需求，將系統(tǒng)當(dāng)中的整體劃分為不同的系統(tǒng)構(gòu)成。在以往的集控系統(tǒng)當(dāng)中，通常設(shè)置三個(gè)集控室，而每一個(gè)集控室都具備單獨(dú)的PLC 主機(jī)，運(yùn)行時(shí)互不干擾。而新型的集控系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)PLC主機(jī)進(jìn)行控制，極大的提高了運(yùn)行效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用不僅意義重大，其中還有許多未知的領(lǐng)域有待我們探索，因此需要相關(guān)從業(yè)人員不懈的為之奮斗，致力于PLC技術(shù)的有效應(yīng)用以及機(jī)械電氣控制裝置的飛速發(fā)展。