PLC技术在机械电气控制装置中的应用

朱翠霞 邓荣琦

（滕州市中等职业教育中心学校 山东省滕州市 277599）

伴随着机械设备企业的生产过程越来越复杂，对于机械设备的自动化批量生产需求越来越强烈，而PLC技术则从中寻找到了属于自身的发展方向，对机械电气控制装置的发展起到了至关重要的作用，以下内容中我将针对PLC技术在机械电气控制中的应用进行详细论述。

1 PLC技术的组成分析

PLC 的组成（如图1）基本可以分为以下几部分：输入接口、输出接口、存储器、电源、CPU 以及外部设备编程器等。在PLC内部的各个独立单元之所以能够形成一个相对完整的整体，主要借助于电源总线、数据总线、控制总线以及地址总线之间的合理优化配置。在PLC 外部的各个独立单元当中，想要形成一个相对完整的PLC技术系统，则需要结合控制对象的不同配置与设备，以及选择一个科学的控制策略来实现。其中按照结构进行划分，PLC 又可以分为模块式与固定式两种模式。

图1：PLC 系统的组成

2 几种PLC技术控制技术类型分析

2.1 集散控制系统

这种控制系统又可以成为DCS，主要是对危险性的管理、集中、分散以及显示进行控制。DCS 借助于信息、自动化以及通讯等技术，依靠于固定的网络环境对各个生产部门内部的控制与监测站互联进行统一的管理和调度。从结构主体的角度出发，DCS 可以包括以下几部分：即显示装置、控制系统以及通信总线。其中，通信总线在DSC 当中主要扮演着连接桥梁的角色，从而实现显示与控制这两部分的有效沟通。这种集散控制系统的主要设计原则为对信息的高度集中以及对危险的高效分散，从而实现信息数据的集中化发展，更加有利于生产过程中的优化与管理，因此逐渐成为了目前PLC技术发展的主要技术类型。

2.2 现场总线控制系统

现场总线控制系统又被称为FCS，它是以通信网络的形式存在，并且能够将智能现场的设备、双向传输、多节点的支持、数字式发展、总线式发展、多分支结构之间的互联以及全数字通讯的双向发展。现场总线控制系统从构成部分上来看，可以包括以下几部分：即最底层的infranet 网络、现场环境以及控制节点等，并以此为基础逐渐生成一个相对完整的控制系统。现阶段，现场总线控制系统在机械电气控制装置当中的应用逐渐受到了相关从业人员的重视，正在与集散控制系统齐驱并进，是PLC技术应用过程中必不可少的一种系统类型。

3 PLC技术在机械电气控制装置中的应用分析

3.1 应用于DCS系统

DCS 系统又可以叫做集散控制系统，在进行集中显示或者分散控制时，可以借助于微型处理器来实现，因此DCS 系统属于一种全新的控制系统，能够有效结合综合协调能力以及分散治理能力。在DSC 系统当中应用PLC技术，不仅能够转变机械电子控制装置现有的控制方式，还能够实现对于计算机技术的高效利用，从而更好的控制工作现场以及监测站等位置。另外，应用于DCS 系统还能够统一的针对分散在不同工作环节的机械电气控制装置进行高效管理，避免危险事故发生的可能，并且针对设备发生的故障及时提出解决方式，不对系统的正常运行造成影响。总体来说，就是PLC技术应用于DCS 系统能够实现机械电气控制装置运行效率、质量以及安全性的有效提高。

3.2 应用于运行内燃机车

当内燃机真正投入使用之后，运行中的各项指数必然会出现不同程度的改变，尽管这些指数在固定范围内变化不会造成安全隐患，但是一旦受到运行时某种因素的影响，导致运行指数变化过大，则会造成严重的安全事故，因此在PLC技术应用于内燃机车之前，需要针对运行过程中的每一个指数进行详细的了解与收集，以便于操作人员更加科学的进行设备操作，提高安全性。另外，在内燃机中应用PLC技术进行控制时，在内燃机车运行时，内部柴油机械可以借助于传动箱内的涡轮输出进行液力传动，而后通过对油路进行改变实现内燃机车运行状态的变化，与此同时应当保障水温、油压等具体参数的标准性，尽最大程度提高内燃机车的运行安全。

3.3 应用于基本控制系统

当我们在基本控制系统当中应用PLC技术时，第一步就是要设计一个合理的应用方案，针对PLC技术与基本控制系统之间的联系，在方案设计过程中，还需要充分结合每一个可能影响到基本控制系统正常运行的因素，对PLC技术进行合理的调整。比如：不同大小的设备型号、不同类型的通信信息、不同数量的电气设备、具体的PLC技术等等。而后结合上述内容中的不同情况，对设计的方案进行图纸绘制，进一步要求工作人员要具备一双锐利的眼睛，及时发现图纸中的不合理之处并加以改正，确保在基本控制系统当中应用PLC技术的规范性与正确性，提高PLC技术的应用效果。

3.4 应用于集成控制系统

集成控制系统在机械电气控制装置当中可以分为其他设备以及PLC 中央系统两部分。通常来说，需要结合机械电气控制装置的实际需求，直接控制PLC技术中央系统以及不同的电气设备，另外，从设计特点的角度出发，由于集成控制系统是依据中央结构进行设计的，因此普遍具备生产流程与结构相对简单的特征，与此同时，这种简单的生产流程与结构也具有极大的弊端，因为在这种结构当中，每一个设备之间都是相互连接的，所以只要有一个机械电气设备发生故障无法运行，就会导致整合控制系统的瘫痪，而这时如果需要对系统进行维修则需要及时中止中央控制系统才能够进行。

3.5 应用于逻辑开关的合理设置

机械电气设备的整体控制以及调配是依靠与不同开关量之间的逻辑关系来实现的，这是不论是在何种系统当中应用PLC技术，都具有的鲜明特点。简而言之，就是借助于PLC技术对原本设备当中就具有的继电器系统的更换，从而实现控制机械电气设备当中的每一条生产线、每一个机床。相较于传统的控制系统来说，这种原理不再受限于只能控制单独的某一部分，而是能够针对PLC 当中的每一个模块进行分析与挑选，从而保障机械电气设备的开关量能够完美匹配每一个模块，进而实现整条生产线开关量的合理性。除此之外，这种原理还能够使机械电气设备当中各部分之间的调用与协调更加便利。

3.6 应用于故障的排查

PLC技术应用到机械电气设备装置当中之后，所构成的PLC系统能够针对每一个设备的运行状况进行检查，而后形成清晰的数据信息传递给相关的操作人员，从而能够使操作人员针对反馈信息作出正确的判断，对每一个机械电气设备甚至是整体机械电气系统的可能性故障进行及时排查，因此只要发现故障发生时，则PLC系统可以在第一时间发出警报，管理人员也能够在第一时间进入现场进行设备的维修与护理。如图2所示。

图2：PLC 系统故障排查

3.7 应用于生产变量的控制

对生产变量进行控制，实际上就是严格把控生产过程中的每一个模拟量。我们都知道，当机械电气设备投入使用之后，生产变量能够直接对生产过程造成严重影响，甚至直接决定着生产质量与生产效率。但是一般来说，在生产时，由于一条生产线当中往往会存在数不清的生产变量，并且工作人员很难预测生产变量的实际发展情况，这时就必须要利用PLC技术来有效控制这些生产变量，尽最大可能将它们控制在一个合理的范围之内，保持它们稳定的状态以及变化速度，提高机械电气设备在生产过程中的高效性与稳定性。

4 PLC技术的有效应用举例

4.1 空气压缩机群组的微机监控系统

在以往的空气压缩机群组当中，自身的控制核心主要以工控机或者单片机来操作，而这种情况下检测性当中所收获的测试数据不准，导致空气压缩机对于干扰的抵抗能力较差。这时应用PLC技术则能够完美的解决这种问题，极大提高空气压缩机群组运行的可靠性与安全性。空气压缩机作为我国煤矿生产当中的重要设备，由于采用普通继电器进行控制的群组较多，导致对于运行的监控与保护效率大打折扣，故障率极高也不利于后期的养护管理，阻碍了生产效率的提高。而目前已经有一部分空气压缩机群组开始应用PLC技术对进行控制与处理，能够同时实现对高温通断、信号检测以及压力检测的保护。

4.2 选煤厂集控系统

在一些选煤厂企业的控制系统当中，应用PLC技术不仅实现了集中与运行连锁控制工艺流程当中的系统设备启停，还实现了针对工艺过程中具体参数的闭环控制，发展至今逐渐在世界范围内区域领先。这种工作的原理主要是选择SIMATICTI545 芯片来作为控制内核，选择SIMATICS70-300 来作为配煤系统。而后结合具体的功能需求，将系统当中的整体划分为不同的系统构成。在以往的集控系统当中，通常设置三个集控室，而每一个集控室都具备单独的PLC 主机，运行时互不干扰。而新型的集控系统则实现了一台PLC主机进行控制，极大的提高了运行效率。

5 结束语

综上所述，PLC技术在机械电气控制装置中的应用不仅意义重大，其中还有许多未知的领域有待我们探索，因此需要相关从业人员不懈的为之奋斗，致力于PLC技术的有效应用以及机械电气控制装置的飞速发展。