試論機械電氣控制裝置中的PLC技術(shù)應(yīng)用

摘 要：現(xiàn)代社會各個領(lǐng)域要想實現(xiàn)在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，就要不斷提升技術(shù)水平和管理水平，增進技術(shù)間的交流和融合。PLC技術(shù)是目前應(yīng)用非常廣泛的控制技術(shù)，具有多方面的優(yōu)點，PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，對工農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)起著巨大的作用。文章在對PLC和機械電氣控制系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，進一步探討了PLC在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機械電氣；控制裝置；PLC技術(shù)；技術(shù)類型；發(fā)展趨勢

1 PLC的組成

PLC由CPU、存儲器、I/O輸出接口（輸入輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展槽等）、外設(shè)備編程器及電源組成。通過控制總線、電源總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線，PLC內(nèi)部單元組成一個整體。在外部，則根據(jù)控制對象配置設(shè)備和采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗詷?gòu)成一個完整的PLC控制系統(tǒng)。PLC根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為固定式和模塊式兩種。

2 PLC的主要優(yōu)點

2.1 占用空間少、比較輕。通?？删幊绦蚩刂破鞑恍枰加锰蟮目臻g，微型的控制器它的底盤長度甚至不足一百毫米，也僅僅只有不到一百五十克重量，與此同時它耗費的能量也特別少，十瓦以內(nèi)，占用空間少。

2.2 可以運用的范圍廣泛?？删幊绦蚩刂破骺梢赃\用于或大或小的機械電氣控制體系里面。它不僅僅擁有著簡單的邏輯思維能力，來解決日常問題，而且有相當(dāng)一部分的可編程序控制器還進行運算。最近幾年，可編程序控制器技術(shù)還在不斷的完善過程中，可以投入使用的領(lǐng)域在逐漸變大，越來越受到機械電氣控制行業(yè)的歡迎，成為微電子控制市場的重點產(chǎn)品。

2.3 PLC控制系統(tǒng)十分可靠。在可編程序控制器的整個體系當(dāng)中，運用很多的集成電路工藝，這在一定程度上說明了它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另外在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中也是運用到了現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術(shù)，在這兩者的雙重保障的情況下，PLC控制體系也就十分的可靠，對于運行過程中可能碰到的問題有一定的解決能力。除此以外，當(dāng)系統(tǒng)中的硬件發(fā)生問題時，可編程序控制器能及時發(fā)現(xiàn)并告知使用者。

3 當(dāng)前機械電氣控制現(xiàn)狀研究

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其信息存儲功能和處理功能的強大優(yōu)勢使其不斷被運用于工業(yè)控制領(lǐng)域，取得了驚人的成果，使工業(yè)操作基本上實現(xiàn)向自動化和智能化的飛躍。90年代之后，自動化技術(shù)進行了三次大的技術(shù)革新，前兩次的技術(shù)革新對象主要是微電子處理技術(shù)、模擬信號電子裝置、大型電子信息輸入/輸出控制系統(tǒng)等。第三次技術(shù)革新的主要內(nèi)容則是現(xiàn)場總線技術(shù)和復(fù)合化的多功能控制系統(tǒng)。PLC技術(shù)的發(fā)展一直伴隨著控制系統(tǒng)的技術(shù)革新，不斷地進化和提升，使其運算速度、處理功能和控制水平等都有了較大提高。在與生產(chǎn)制造和工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合過程中，逐漸實現(xiàn)了電氣—儀表—計算機控制一體化。到目前為止，基于PLC技術(shù)的PID回路控制系統(tǒng)已經(jīng)被大量運用于對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的控制中，取得了良好的效果。此外，同樣以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS控制系統(tǒng)也正在迎來其繁盛期。

4 PLC控制技術(shù)類型

PLC技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用以DCS（集散控制系統(tǒng)）和現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCS）為主。

4.1 集散控制系統(tǒng)。DCS主要用于控制危險性分散、顯示集中和管理。它通過信息技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)，借助特定網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)部門的控制主站、監(jiān)測站互聯(lián)，統(tǒng)一調(diào)度、集中管理。DCS的結(jié)構(gòu)主體包含三個部分：通信總線、顯示裝置和控制系統(tǒng)。它的設(shè)計原則是“信息集中、危險分散”，將信息高度集中化，同時對生產(chǎn)全過程的管理進行優(yōu)化。

4.2 現(xiàn)場總線控制。FCS控制系統(tǒng)是一個通信網(wǎng)絡(luò)，它將智能現(xiàn)場設(shè)備、數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)互聯(lián)，支持多節(jié)點、總線式、雙向全數(shù)字通訊。FCS由底層infranet網(wǎng)絡(luò)、控制節(jié)點、現(xiàn)場環(huán)境等部分構(gòu)成，形成一個完整的分布式控制體系。現(xiàn)如今，F(xiàn)CS在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了越來越多的關(guān)注。

變量出現(xiàn)，如溫度、速度等模擬量的產(chǎn)生，對工業(yè)生產(chǎn)的實際活動造成一定的影響。PLC控制技術(shù)的運用，使得模擬量能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化的轉(zhuǎn)換模式，使得控制器能夠?qū)ζ溥M行有效的控制。

4.3 集中式控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)主要是由一臺功能強大的中央PLC堅實系統(tǒng)和多個設(shè)備組合而成，并且形成一個中央集成式的計算機控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，不同的設(shè)備之間能夠通過適當(dāng)?shù)姆绞胶瓦\行順序形成一個由中央PLC統(tǒng)一處理的程序，由此可見，這種集中式的控制系統(tǒng)相比單一的控制系統(tǒng)，具有成本低、運行效率高的特點。同時也存在弊端，如果其中的某一個控制對象的程序需要改變時，則需要就將整個控制PLC控制系統(tǒng)停止運行，導(dǎo)致其他的控制對象也不得不停止運轉(zhuǎn)。

4.4 分散控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)中的每個控制對象都是分別處理的，而且每臺PLC控制器之間都能夠通過有效的信號傳輸而實現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連鎖反應(yīng)來完成控制任務(wù)，或者是由上位機將傳輸信號通過總線進行傳遞。在分散控制系統(tǒng)中，使用的機械控制方式是多臺機械生產(chǎn)線控制的方法，在不同的生產(chǎn)線之間使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行連接，不同的控制對象有分別控制的PLC控制，如果其中的某一臺PLC需要停止運轉(zhuǎn)，不會對其他的控制器產(chǎn)生影響。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠?qū)LC與過程控制進行有效的結(jié)合，這樣則更好的實現(xiàn)了底層控制任務(wù)。

4.5 運動控制。通過PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對圓周運動或者是直線運行的有效控制。在控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制模式直接作用于傳感器以及執(zhí)行機構(gòu)，而新型的控制系統(tǒng)則可以通過運動控制模塊來實現(xiàn)。比如對于多軸位置控制模塊以及可驅(qū)動步進電機的運用等，同時PLC也廣泛運用于機器人、機床等多種控制系統(tǒng)中。

4.6 數(shù)據(jù)處理的運用。在PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中，具備了數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換以及運算等多種操作功能，并且能夠有效的完成數(shù)據(jù)的采集與分析。這些數(shù)據(jù)被存儲于系統(tǒng)中的存儲器，對于設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)有著一定的參考價值，以此作為數(shù)據(jù)操作的依據(jù)。在存儲器中的數(shù)據(jù)，能夠通過PLC的通信功能傳輸?shù)街悄苎b置中。

5 PLC技術(shù)未來發(fā)展趨勢

PLC在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用較為普及，作為擁有最新技術(shù)成果的控制系統(tǒng)，PLC成功突破了DCS具有的通信限制，此外，還能將其進行調(diào)整，使其成為全分布式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了控制的現(xiàn)場化。PLC在機械電氣控制方面的主要發(fā)展趨勢將是向著開放化、數(shù)字化和分散化的方向邁進。PLC作為數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能夠很好地將作業(yè)現(xiàn)場和控制裝置進行連接，實現(xiàn)了實時化的精確控制。因此，未來的PLC控制系統(tǒng)的主要功能將不僅限于基層控制，而是成為一種更加開放、全新分布式的復(fù)合化控制系統(tǒng)。所有這些發(fā)展趨勢將使其成為自動化控制系統(tǒng)上的前沿技術(shù)和熱點領(lǐng)域，從而得到長足的發(fā)展。

6 結(jié)語

目前，由于機械電氣控制系統(tǒng)的日趨完善，可編程序控制也相應(yīng)的得到普遍使用。這當(dāng)然也包括控制器本身極高的性價比的原因在內(nèi)，而且在一定程度上加快了工業(yè)自動化的發(fā)展。與此同時，生產(chǎn)成本不高等其他的方面優(yōu)點很多，在這樣的情況下，PLC技術(shù)也就變成了現(xiàn)在機械電氣控制體系當(dāng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，帶動了我國工業(yè)化的進步。

參考文獻

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[2] 石寶德，張士偉.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機，2011（11）.

作者簡介：羅家文，身份證號碼：440881198706265116。