機械電氣控制裝置中的PLC的應用探析

【摘 要】隨著科學技術的發(fā)展，機電一體化技術已經越來越為人們所重視，而目前最為成熟的技術就是PLC。PLC技術已經被應用在各行各業(yè)，并且取得了很好的效果。本文將闡述機械電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的現狀和趨勢，并分析不同控制系統(tǒng)的適用領域，在此基礎上探討如何將PLC技術有效而合理地應用于機械電氣控制系統(tǒng)中，希望能夠對PLC技術在機械電氣控制裝置中的推廣有所促進。

【關鍵詞】PLC技術；機械電氣控制裝置；設計；應用

1.PLC技術概述

PLC是可編程序控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，其主要組成包括：中央處理器、存儲設備、輸入輸出的接口電路、電源模塊、功能模塊、通信模塊等。PLC具有可編程序的存儲器，能夠處理簡單的信息，并且可以借助模擬式或者數字式的輸入輸出接口來達到控制各種機械的目的?？梢赃@么說，PLC就是一臺沒有鼠標鍵盤的小型電腦而已。

PLC的集成程度高，換言之，其運行起來更為穩(wěn)定，不像以往的機械電氣控制裝置容易受到外界的干擾而導致故障的發(fā)生。PLC的集成電路不僅縮小了裝置的體積，更提高了整體的性能，對于機械生產的自動化有極大地促進。再者PLC技術的集成程度雖然高，但是使用起來卻很簡單，無論是使用還是調試都對人員沒有太高的要求。

PLC的核心程序都是一樣的，但是其配套的裝置卻有很多，使用者能夠根據不同的需求來購買不同的裝置組裝出不同的系統(tǒng)?？梢哉f在任何的產業(yè)的電氣控制系統(tǒng)中都能夠用到PLC技術。當然，PLC技術還能夠結合其他的科學技術來滿足不同的電氣控制系統(tǒng)的需要，如：如今的PID（比例、積分、微分）控制器、DCS（分布式控制系統(tǒng)）、FCS（現場總線控制系統(tǒng)）與PLC技術都有密切的聯(lián)系。

2.機械電氣控制概述

2.1應用現狀

隨著現代科技的發(fā)展，各種計算機技術開始被應用于機械的控制之中，極大地提高了機械生產的效率和穩(wěn)定性。90年代之前以微電子為基礎的模擬信號主導的電子裝置和自動化的儀表盤以及以計算機高速計算為主的I/O功能模板主導的大型控制系統(tǒng)為主導，而90年代之后現場總線技術的興起則標志著現代計算機、現代通信、現代控制技術的有機合成。

PLC技術起源于70年代，最先應用于汽車的流水線制造之中，隨著各項技術的發(fā)展，PLC技術作為一種綜合體，其運算速度、處理速度、控制功能相較于以前都有了極大的提高，其一體化的程度在不斷加深。如今，基于PLC技術的延伸技術FCS控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)也已經初具規(guī)模。

DCS全稱為集散型控制系統(tǒng)。其主要控制的是危險性的分散、管理和集中顯示，是計算機科技、控制技術、通訊科技的集合體。通過計算機科技、控制技術、通訊科技的聯(lián)合運用，生產現場能夠與控制中心很好地聯(lián)系起來，達到對于生產過程的實時監(jiān)控。DCS的組成部分大致可以分為：控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)的作用是將控制系統(tǒng)跟顯示系統(tǒng)有機結合起來。DCS設計的初衷是分散危險、收集信息，現代科技技術的發(fā)展很好地完成了這個要求。

FCS的全程是現場總線型控制系統(tǒng)。FCS是一種全數字的通訊技術，能夠在生產設備和控制設備之間構建多向的網絡，支持各種形式的數據傳輸。FCS是由最底層的infranet控制網、各控制節(jié)點和現場環(huán)境等幾部分組成，構成貫穿于整個生產過程的控制網絡，真正實現對于信息的實時采集、實時處理、實時顯示，是當今工業(yè)自動化生產應用的最有效的控制系統(tǒng)。

2.2發(fā)展趨勢

基于PLC技術的FCS控制系統(tǒng)是新一代的控制系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)的PLC技術，FCS控制系統(tǒng)不僅突破了DCS的專用通信網絡限制，其控制系統(tǒng)的分布更為廣泛。應用于工廠中的FCS技術加強了生產車間與控制車間之間的聯(lián)系。相信在不久的將來，基于PLC技術的控制系統(tǒng)將貫通于整個生產過程之中，結合智能傳感、控制、計算機、數字通訊等尖端科技的PLC技術將被廣泛應用于各種工業(yè)生產之中，讓工廠的現代化生產更上一層樓。

3.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用

3.1確定應用類型

建設基于PLC技術的控制系統(tǒng)，首先要明確PLC技術類型，為了保證系統(tǒng)的有效運行，需要對于結合機械電氣控制裝置的生產要求、機械電氣控制裝置的整體情況以及經濟因素來進行考慮。上文提到了DCS（分布式控制系統(tǒng)）和FCS（現場總線控制系統(tǒng)），FCS系統(tǒng)是目前主流的機械電氣控制系統(tǒng)，FCS技術是在DCS技術上發(fā)展而來的，相較于DCS技術，FCS技術功能更多，能夠適應多種場合的需要，而且其應用也并不復雜，在適當的學習之后就能夠進行操作。PLC技術應用類型的確定是應該最先完成的工作，唯有決定了應用類型，才能夠進行所需系統(tǒng)的原理圖分析和安裝等一系列的后續(xù)工作。

3.2原理圖分析

在機械電氣控制裝置中應用PLC技術，首先需要對原理圖進行分析，弄清楚到底需要組裝出怎樣的系統(tǒng)，需要實現怎樣的功能。因此在應用之前，相關技術人員首先要對PLC系統(tǒng)中的原理圖進行透徹的分析，對于容易出現錯誤的地方可以做出標志，以免在安裝時出現錯誤。在系統(tǒng)構建完成之后要進行試運行，確保PLC系統(tǒng)的正常運行。

3.3 PLC系統(tǒng)的設計和選擇

通信網絡的布局設計和系統(tǒng)接地設計時PLC系統(tǒng)設計的兩個組成部分。通信網絡布局設計又可以細分為控制網絡設計和傳輸網絡設計。傳輸網絡的合理設計能夠保證各種數據能暢通無阻地傳輸到控制端，控制端反饋的信息也能夠及時地傳遞到生產現場，以對生產進行精確的調節(jié)。而控制網絡的合理設計則一般指的是多個主機控制的星型控制網絡，心型控制網絡能夠在一個主機出現故障時迅速采用另一個主機進行控制，也可對數據進行備份，最大程度上保證系統(tǒng)的順利運轉。

系統(tǒng)接地設計的意義在于任何線路與地面連通時都會產生一定的干擾，這就導致在PLC系統(tǒng)的運行過程中存在著諸多的不穩(wěn)定因素，而集中分散式電路則可以有效降低不穩(wěn)定因素的影響。

4.小結

PLC技術是機電一體化的最杰出的產品之一，能夠發(fā)揮多種功能，運用于各種機械電氣控制裝置之中，提高電氣控制的自動化程度，有效提高生產的效率。當然，雖然如今的PLC技術已經足夠成熟，但是它的發(fā)展仍未停止，相信隨著科技的發(fā)展，在不久的將來還會有基于PLC技術的其他的機械電氣控制系統(tǒng)誕生，為工業(yè)生產帶來更大的促進。

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