基于PLC機(jī)電一體化技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

王軼群 張超

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在科技革新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行水平不斷提高，這得益于PLC機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和廣泛使用，PLC技術(shù)就是可編程控制系統(tǒng)，是當(dāng)前電氣自動(dòng)化工程中常用的控制系統(tǒng)。本文對(duì)PLC機(jī)電一體化技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用展開(kāi)探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;PLC;電氣自動(dòng)化;一體化

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在科技革新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)電氣工程自動(dòng)化得到長(zhǎng)足發(fā)展，隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)迭代的頻率加快，行業(yè)對(duì)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的研究也在不斷深入，結(jié)合PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的合理應(yīng)用，有助于促進(jìn)電氣工程的快速發(fā)展，以及有助于推動(dòng)電氣工程邁向自動(dòng)化方向的發(fā)展道路，從而有效提升電氣設(shè)備的運(yùn)行速度。

1PLC機(jī)電一體化概述

1.1PLC工作原理概述

在PLC的基本框架中，主要的組成部分有三個(gè)，第一是宏單元，第二是可編程形式的連線，第三是I/O輸入輸出模塊。在PLC技術(shù)中，宏單元屬于最基本的一個(gè)模塊，它所起到的是CPU作用，可實(shí)現(xiàn)最基本的邏輯控制?？删幊绦问降倪B線主要的作用是將信息在宏單元之間傳遞。I/O模塊的主要功能是對(duì)電氣的輸入和輸出特征進(jìn)行控制。在PLC的具體應(yīng)用過(guò)程中，其工作可以按照四個(gè)階段進(jìn)行劃分。第一階段是內(nèi)部處理，在這一階段中，主要是對(duì)可編程形式的控制器進(jìn)行檢查，主要有內(nèi)部硬件功能檢查、運(yùn)行情況檢查、監(jiān)控定時(shí)器是否能夠正常復(fù)位檢查等。第二階段是通信服務(wù)，在這一階段，控制器需要和其他形式的智能裝置之間相互通信，以此來(lái)響應(yīng)編程器的鍵入命令，同時(shí)也需要進(jìn)行顯示內(nèi)容的更新。第三是輸入和輸出處理，在這一階段，控制器會(huì)將一切外部輸入電路接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)輸入到映射寄存器內(nèi)。第四階段是程序執(zhí)行，在這一階段中，輸入到映射寄存器里的狀態(tài)通常不會(huì)因外部輸入信號(hào)發(fā)生變化而變化，所以在輸入信號(hào)發(fā)生變化的情況下，新?tīng)顟B(tài)僅僅會(huì)在下個(gè)響應(yīng)周期內(nèi)的輸入處理這一階段才可以被讀入。

1.2電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制的特點(diǎn)

正是由于PLC控制系統(tǒng)有傳統(tǒng)繼電器不具備的邏輯并且具有良好的安全性和可靠性?xún)?yōu)點(diǎn)，因此在電氣自動(dòng)化設(shè)備中廣泛應(yīng)用，此外，此技術(shù)的應(yīng)用還有助于優(yōu)化操作結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行成本的降低。具體地說(shuō)，電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制的特點(diǎn)：第一，具有反應(yīng)迅速的特點(diǎn)。通過(guò)PLC中繼電器核心構(gòu)件的應(yīng)用可以節(jié)省其內(nèi)部的部分導(dǎo)線，因此可以節(jié)省繼電器運(yùn)行中的節(jié)點(diǎn)時(shí)間，同時(shí)也可以忽略返回系數(shù)，充分發(fā)揮其在數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)勢(shì)。第二，具有較高安全性的特點(diǎn)。通過(guò)PLC控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，可以有效提升此類(lèi)設(shè)備的抗干擾能力，保證其在復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中具有較高的安全性和可靠性，保證此類(lèi)設(shè)備的順利運(yùn)行。第三，具有操作便捷的特點(diǎn)。由于PLC指令比較簡(jiǎn)單且具有較強(qiáng)的直觀性，便于電氣自動(dòng)化設(shè)備操作人員進(jìn)行快捷操作，而且對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求比較低。

2PLC控制技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

2.1順序控制

隨著電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，其系統(tǒng)能耗也會(huì)越來(lái)越大，經(jīng)濟(jì)效益則會(huì)相應(yīng)降低。隨著生態(tài)問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，在電氣設(shè)備的使用過(guò)程中，對(duì)其自動(dòng)化控制要求也在不斷提升。電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制方式主要包括開(kāi)關(guān)量控制以及順序控制兩種。順序控制過(guò)程中應(yīng)用PLC技術(shù)，可有效優(yōu)化電氣設(shè)備原有的繼電器控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的單獨(dú)控制，從而防止由于控制順序混亂、控制反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的各種運(yùn)行問(wèn)題。例如，當(dāng)對(duì)人機(jī)接口的主站層以及遠(yuǎn)程IQ站進(jìn)行控制時(shí)，PLC技術(shù)可通過(guò)現(xiàn)象傳感器對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制。這種控制方式，不僅能夠提升對(duì)電氣設(shè)備的控制效率，還可使得電氣設(shè)備的操作更加便捷[1]。

2.2開(kāi)關(guān)量控制

在電氣工程自動(dòng)化控制的過(guò)程中，為了減少不必要的工作程序，可以將PLC技術(shù)應(yīng)用于其中并且建立相對(duì)應(yīng)的編程工作，實(shí)現(xiàn)工程的虛擬運(yùn)行，并且采用實(shí)踐的方式發(fā)現(xiàn)電氣工程在推進(jìn)過(guò)程中存在的故障以及漏洞并展開(kāi)修補(bǔ)優(yōu)化。例如在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是電氣系統(tǒng)的繼電器在通電之后存在反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，間接證明了繼電器在電氣工程系統(tǒng)推進(jìn)的過(guò)程中一旦發(fā)生短路，那么會(huì)不受控制，一旦遇到這種情況，可以將PLC技術(shù)應(yīng)用于其中對(duì)于這一部分的數(shù)據(jù)展開(kāi)全面地分析，并且提出相對(duì)應(yīng)的改善措施。通過(guò)將自動(dòng)切換系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合也能夠有效改善電氣系統(tǒng)推進(jìn)過(guò)程中由于短路出現(xiàn)反應(yīng)慢的情況，同時(shí)提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量以及效率[2]。

2.3自動(dòng)切換控制

PLC控制系統(tǒng)在具體的應(yīng)用中，除了能夠?qū)崿F(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)切換控制外，還能在充分滿足電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和要求的基礎(chǔ)上，盡可能達(dá)到其他相關(guān)操作的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而不斷地增強(qiáng)電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行性能。例如：通過(guò)將自動(dòng)投入方式應(yīng)用到PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部電源中，可以自動(dòng)控制相關(guān)指令和程序。同時(shí)，也可以充分利用電氣自動(dòng)化設(shè)備相關(guān)信號(hào)，確保PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部電源能夠自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉，為實(shí)現(xiàn)電源開(kāi)關(guān)的自動(dòng)化切換控制，保證PLC控制系統(tǒng)操作的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性提供有力的保障。因此，這種模式的應(yīng)用受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛支持和青睞。

2.4閉環(huán)控制

閉環(huán)控制主要指的是輸出信息進(jìn)行有效處理后再返回到處理開(kāi)端環(huán)節(jié)，這個(gè)流程就形成了閉環(huán)，通過(guò)對(duì)閉環(huán)控制主要特點(diǎn)的認(rèn)真分析和研究，反饋機(jī)制對(duì)閉環(huán)控制具有非常強(qiáng)烈的影響。當(dāng)電氣系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，按照系統(tǒng)程序運(yùn)行要求將各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有序、高效的輸出，經(jīng)過(guò)二次輸出后做好各類(lèi)數(shù)據(jù)錄入工作，然后，為了達(dá)到預(yù)期的輸出效果，需要對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效修正。閉環(huán)控制在工業(yè)生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的應(yīng)用效果，主要是因?yàn)殚]環(huán)系統(tǒng)具備了一定的靈活性與高效性，這也是閉環(huán)系統(tǒng)所具備的重要優(yōu)勢(shì)，所以使閉環(huán)控制在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員能夠根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)所具備的特點(diǎn)等實(shí)際情況及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的調(diào)整，能夠有效保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

3PLC電氣自動(dòng)化控制未來(lái)發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)PLC技術(shù)會(huì)向著連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制方向發(fā)展，完成越來(lái)越雜亂的操控使命、開(kāi)展工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化。一是能夠適應(yīng)向小型化個(gè)性化發(fā)展的需要，使PLC系統(tǒng)的體積更小、速度更快，性?xún)r(jià)比更高。二是向速度快、容量大、技術(shù)成熟的方向發(fā)展。為了使PLC技術(shù)逐漸適應(yīng)各個(gè)領(lǐng)域，近幾年開(kāi)發(fā)了很多新的模塊和組件并應(yīng)用在了PLC中，如智能輸入輸出模塊、溫度自動(dòng)控制模塊、故障快速檢測(cè)模塊等，新型模塊應(yīng)用，可以大大提升PLC技術(shù)穩(wěn)定性。隨著人們對(duì)數(shù)據(jù)信息和傳輸需求的不斷變化，多種編程語(yǔ)言的共存和互補(bǔ)是PLC的一大發(fā)展趨勢(shì)，相信隨著科技的發(fā)展，PLC變成語(yǔ)言的順序功能語(yǔ)言、指令語(yǔ)言、圖形語(yǔ)言等功能會(huì)不斷豐富和完善，向更加先進(jìn)的方向發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了充分利用和發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，提高電氣設(shè)備的自動(dòng)化水平，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的過(guò)程中，還需要強(qiáng)化PLC技術(shù)應(yīng)用分析，結(jié)合實(shí)際情況加強(qiáng)PLC技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，充分發(fā)揮PLC技術(shù)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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