PLC在機電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

蘇智喜

摘 要：PLC在目前的機電控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。本文在對PLC基本結(jié)構(gòu)組成及工作原理進行簡要闡述的基礎(chǔ)上，對PLC在機電一體化控制系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)以及電氣自動化控制中的應(yīng)用進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：機電控制；PLC技術(shù)；可編程控制器

PLC即可編程邏輯控制器，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種自動控制裝置。PLC采用可編程的存儲器，可執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。PLC功能強大，具有高可靠性、抗干擾以及應(yīng)用靈活等特點，在目前的機電控制系統(tǒng)中具有十分的廣泛的應(yīng)用。

1 PLC 的基本結(jié)構(gòu)組成與工作原理

1.1PLC的結(jié)構(gòu)組成

可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持，實際上可編程控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要為：控制器的核心部件-微處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路即輸入輸出部件 （I/O部件）、

為PLC內(nèi)部電路提供能源的電源部件等。按結(jié)構(gòu)類型PLC可以分為裝在同一機殼內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)以及各部件獨立封裝通過機架和總線連接而成的模塊式結(jié)構(gòu)。此外，PLC還必須有將用戶程序?qū)戇M的存儲器內(nèi)的編程器。PLC的軟件分為兩大部分：系統(tǒng)監(jiān)控程序與用戶程序。系統(tǒng)監(jiān)控程序用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用；用戶程序是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。

1.2 PLC 的工作原理

PLC的工作流程為輸入采樣、程序處理及輸出刷新。PLC實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)是對實時數(shù)據(jù)的輸入采樣，是其工作效率的決定因素。在此階段，PLC順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將所讀取的信息存到輸入映象寄存器中。程度處理階段，PLC按先上后下，先左后右的步序，對梯形圖程序進行逐句掃描并根據(jù)輸入到映像寄存器中的采樣結(jié)果進行邏輯運算，運算結(jié)果再存入映像寄存器中。如遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。程序處理完畢后，將所有輸出映象寄存器中各點的狀態(tài)，轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，再通過輸出端驅(qū)動外部負載實現(xiàn)控制功能。

PLC 的工作方式是進行不斷循環(huán)的順序掃描，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。PLC 運行正常時，掃描周期的長短與CPU 的運算速度、I/O 點的情況、用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變。PLC采用串行工作方式，因此其運行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)。這與繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。避免了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。

PLC 技術(shù)是通過數(shù)字運算進行操作的電子信息處理系統(tǒng)，針對工業(yè)環(huán)境的實際運作設(shè)計而成的，能有效的控制所有類型機械設(shè)備及生產(chǎn)過程的指令，應(yīng)用范圍非常廣泛。PLC 技術(shù)操作簡便，采用梯形圖形式，通過編制相關(guān)程序完善設(shè)備的邏輯控制程序，以此控制整個機電設(shè)備，有效提升控制成效，可實現(xiàn)控制的快捷性和維護的方便性；系統(tǒng)內(nèi)占用空間小，連接和拆裝均非常靈活，可使用于多種場合。PLC 技術(shù)的應(yīng)用能大大減小控制體系所占的空間，提升工業(yè)作業(yè)的完成度，促使操作控制的連續(xù)性和有效性，減少能源損耗，提升工作效率，以此達到提高經(jīng)濟效益的作用。

2 PLC 技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 機電一體化控制的應(yīng)用

PLC 技術(shù)在機電一體化控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：運動控制、過程控制和通信網(wǎng)絡(luò)控制三個方面。其中運動控制在實際運行中，利用 PLC 技術(shù)進行圓周和直線兩種運動進行控制，該模塊的應(yīng)用使操作變得更加簡便，提升了其精準(zhǔn)性；過程控制在實踐中，可作為重要指標(biāo)的模擬量控制，通過對歷史值、當(dāng)前值和相關(guān)模擬量為參考依據(jù)，對其相關(guān)量進行輸出，確保正常運行，實現(xiàn)機電的有效控制；通信網(wǎng)絡(luò)控制中 PLC 均具備對應(yīng)的通信接口，從而實現(xiàn)正常的機電通信效果。

2.2機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)在機械結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)中主要體現(xiàn)在：運動控制、數(shù)據(jù)處理、分散控制和集中控制四個方面。其中運動控制，PLC 技術(shù)可以對生產(chǎn)過程中需要使用的設(shè)備在確保精準(zhǔn)運行的基礎(chǔ)上進行控制，或者輸入既定程序并以此為運行的唯一參數(shù)，達到設(shè)備的運動控制，維持正常的系統(tǒng)運行；數(shù)據(jù)處理中，PLC 技術(shù)可在內(nèi)部進行數(shù)據(jù)執(zhí)行和處理，并根據(jù)結(jié)果對下一步工作進行分析，并保存數(shù)據(jù)；分散控制中，PLC 技術(shù)能在解決設(shè)備控制問題的基礎(chǔ)上，大大提高系統(tǒng)的運行效率，并使得針對每個設(shè)備實現(xiàn)單獨控制和信息互相交流與傳遞；集中控制中，PLC 技術(shù)可對多個設(shè)備進行協(xié)調(diào)處理，并對多個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行整理和分析，判斷調(diào)解呈適應(yīng)于當(dāng)前的運行環(huán)境，以保證設(shè)備的穩(wěn)定工作，其控制效果強，成本費用低，操作簡單效率高。

2.3 電氣自動化控制中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電器自動化控制基礎(chǔ)成為了工業(yè)生產(chǎn)的主流技術(shù)，在對其技術(shù)的提升中，PLC技術(shù)更好的展現(xiàn)了自動化的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)字化控制。隨著PLC 技術(shù)的不斷完善，也將逐漸符合多類型電器設(shè)備的配置要求。當(dāng)前，PLC 應(yīng)用于電氣自動化主要體現(xiàn)在：交通控制領(lǐng)域、數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域和空調(diào)控制領(lǐng)域。其中，交通系統(tǒng)方面，控制信號燈，可實現(xiàn)控制整個交通系統(tǒng)的運用，提升交通系統(tǒng)的工作效率，解決交通擁堵的難題；在數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域中，PLC 技術(shù)的可編程控制器彌補了其他控制方式的缺陷，得到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可；在空調(diào)控制領(lǐng)域，尤其是中央空調(diào)的控制方面，PLC 技術(shù)具有良好的抗干擾性和可靠性，使得操作方便，維護簡便。隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)幾乎可以應(yīng)用到所有的電氣自動化設(shè)備控制中，不但實際操作功能強大，其發(fā)揮的效果也具有高能效性。

3 結(jié)束語

PLC 技術(shù)廣泛應(yīng)用于機電控制系統(tǒng)中，提高了機電設(shè)備的控制率和生產(chǎn)效率，降低了勞動成本，實現(xiàn)效益最大化。PLC 技術(shù)應(yīng)用于機電設(shè)備中，可以優(yōu)化改造機電設(shè)備的結(jié)構(gòu)，降低機電設(shè)備運行過程中發(fā)生的事故和問題，提升工作效率，創(chuàng)造更多的價值。PLC 技術(shù)不僅提高了機電自動化控制程度，還促進了經(jīng)濟的增長，提高了現(xiàn)代化生產(chǎn)管理的水。PLC技術(shù)的不斷完善能更好的服務(wù)于人們生產(chǎn)生活，PLC 技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究具有非常重要的經(jīng)濟意義，值得廣泛的推廣和應(yīng)用。

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