機械電氣控制裝置PLC技術的應用

馬飛

摘要：PLC技術在電氣工程當中的應用十分常見，通過合理的應用，既可以大幅度提高生產(chǎn)效率，也可以滿足自動化電氣工程的需求。在科學技術持續(xù)發(fā)展的今天，PLC技術應用也迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)，獲得了更大的發(fā)展空間，其控制能力也越來越強，促進了電氣工程領域的創(chuàng)新與突破。因此，在實際應用的過程中，技術人員需要掌握好技術要求、方式以及效果等內容，發(fā)揮技術的最大化優(yōu)勢，促進電氣工程行業(yè)的發(fā)展與進步，因而針對PLC技術在電氣工程及其自動化控制進行分析是非常有必要的。

關鍵詞：PLC技術;電氣工程;自動化控制

引言

在現(xiàn)代社會發(fā)展過程中，電氣工程以及電力生產(chǎn)是非常重要的環(huán)節(jié)，通過對電氣生產(chǎn)以及電氣工程進行自動化設計管控，可以在最大程度上實現(xiàn)電氣工程技術的綜合應用，確保PLC技術應用更加合理，也可以在電氣工程技術應用中，實現(xiàn)對自動化技術的實施，確保項目應用合理。PLC技術在電氣工程自動化控制中應用，可以完成控制程序編程，同時也可以完成對控制的綜合應用分析，提升技術應用效果。

1PLC概述

可編程控制器即PLC，是一種在預先設定好的程序下自動運行，可進行開關量控制、模擬量控制、運動控制等的電氣自動化控制裝備。PLC要發(fā)揮作用，需要很多的配套裝置，包括傳感器、變頻器等。PLC通過傳感器獲得機械設備的工況信息，并在CPU上進行處理，設定好程序中有關于控制程序啟動的閾值，CPU根據(jù)傳感器采集的信息判斷是否達到閾值，進而判斷是否需要調整機械設備的運行參數(shù)，若需要調整則轉換信號，向機械設備的控制裝置如變頻器發(fā)送指令，通過調頻來實現(xiàn)對機械設備的自動控制。

2應用優(yōu)勢

PLC控制技術具有可靠性強、編程簡單、組態(tài)靈活、功能齊全的優(yōu)勢?？煽啃詮妰?yōu)勢體現(xiàn)為PLC控制器采取單片微型計算機設計方法，應用大規(guī)模電路集成技術，并具備電路保護和故障自診斷使用功能，不易出現(xiàn)運行故障。編程簡單優(yōu)勢體現(xiàn)為PLC控制程序采取由16及以上命令語句組成的梯形圖，梯形圖形象簡單、易于掌握，編程人員無需具備計算機專業(yè)知識也可完成編程作業(yè)。組態(tài)靈活優(yōu)勢體現(xiàn)為系統(tǒng)采取積木式結構，由若干功能模塊簡單組合形成，在工藝流程、控制需求發(fā)生變化時，直接對功能模塊種類數(shù)量加以調整，即可改變PLC控制系統(tǒng)的規(guī)模體量及使用功能。功能齊全優(yōu)勢體現(xiàn)為系統(tǒng)具備開關量控制、模擬量控制、數(shù)字量控制、故障自診斷與故障報警等多項使用功能，可滿足絕大多數(shù)工業(yè)環(huán)境的機械設備控制需求。

3PLC技術在機械設備電氣自動化控制中的應用

（1）順序開關控制。在順序開關控制中，預先在PLC程序中設定控制方案，PLC系統(tǒng)在啟動后按預定動作順序向各執(zhí)行機構下達特定功能指令，有序控制機械設備執(zhí)行動作，完成生產(chǎn)任務。同時，在系統(tǒng)中建立輸出信號反饋機制，在上一步驟執(zhí)行完畢后，向系統(tǒng)反饋前一步的電信號，將其作為執(zhí)行下一步機械動作指令與發(fā)出轉換主令信號的條件，如果上一步驟動作執(zhí)行有誤或未得到執(zhí)行，將無法執(zhí)行后續(xù)的受控機械動作，避免出現(xiàn)動作順序錯亂問題。例如，在液壓滑臺工作期間，由PLC控制器下達液壓滑臺啟動指令，控制滑臺移動至接近工件處停下，反饋轉換信號，確定滿足轉換條件后，切換至工件進給狀態(tài)，加工工件，在加工完畢后重復反饋轉換信號與判斷轉換條件的步驟，控制滑臺退回起始位置后停止。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是采取線路元器件順序開關的控制方法，因設備結構復雜和受外部環(huán)境干擾，控制精度較差，易出現(xiàn)設備拒動和誤控問題。而對PLC技術的應用，憑借得電自鎖程序，可以在完全滿足轉換、步進條件后再輸出步進條件信號，徹底解決拒動、誤控問題，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

（2）開關量邏輯控制。在開關量邏輯控制場景中，PLC技術的優(yōu)勢價值體現(xiàn)為，PLC系統(tǒng)具有強大的數(shù)據(jù)處理與邏輯運算能力，既可以實現(xiàn)定時、順序步進與計數(shù)等多種邏輯控制方式，同時，還可以解決開環(huán)控制無法根據(jù)控制結果反饋信息來調節(jié)系統(tǒng)的問題，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測信號來判斷系統(tǒng)運行狀況及感知外部環(huán)境，準確計算和預測機械設備運行軌跡，根據(jù)判斷、預測結果來調節(jié)開關量與切換系統(tǒng)控制方式，從而強化機械設備PLC控制系統(tǒng)的環(huán)境自適應與自控糾偏能力，避免產(chǎn)生過大控制誤差和出現(xiàn)運行故障。

（3）數(shù)據(jù)采集監(jiān)控。在數(shù)據(jù)采集監(jiān)控中，PLC控制系統(tǒng)具備多元化使用功能，可以做到對現(xiàn)場環(huán)境及生產(chǎn)過程的全面反映、跟蹤監(jiān)控，這也是實現(xiàn)順序開關控制、閉環(huán)控制、開關量邏輯控制等使用功能的重要前提，具體包括現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)集中顯示、數(shù)據(jù)記錄、預測分析等。其中，現(xiàn)場監(jiān)測功能是通過布置的傳感器裝置，持續(xù)采集設備工作溫度、線路電流電壓、壓力、轉速、環(huán)境溫度等現(xiàn)場監(jiān)測信號，對數(shù)字信號進行解碼處理后轉換為可讀取的模擬信號。數(shù)據(jù)集中顯示功能是在系統(tǒng)界面以數(shù)字圖表的形式集中顯示現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，幫助工作人員全面了解機械設備控制系統(tǒng)的實時運行狀況，工作人員可以直接在觸摸屏上點擊功能欄來下達控制指令，提供人機操作服務。數(shù)據(jù)記錄功能是將系統(tǒng)運行期間產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)導入PLC數(shù)據(jù)記錄單元或個人電腦存儲卡中進行保存，為后續(xù)故障診斷、設備檢修、預測分析等操作的開展提供信息支持，如在故障診斷期間，啟動溯源分析程序，分析故障出現(xiàn)前后的運行數(shù)據(jù)是否存在異常情況，從而判斷故障類型、鎖定故障點。而預測分析功能是采取預測算法，在數(shù)學模型中導入系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)等相關信息，根據(jù)算法結果來預測未來一段時間的機械設備控制過程、論證控制效果，一般情況下可采取遞推最小二乘參數(shù)辨識算法，搭配S7-300等型號的PLC辨識器。

結束語

機械設備電氣自動控制普遍采取繼電器控制技術，基于布線邏輯和接線程序實現(xiàn)輸入/輸出控制功能，此方法有著簡單實用的優(yōu)勢。然而，隨著生產(chǎn)工藝改進與生產(chǎn)環(huán)境變化，繼電器控制系統(tǒng)暴露出控制功能單一、接線復雜、設備體積大、通用性差等問題，難以滿足控制需求。通過PLC技術的應用，可以全面優(yōu)化傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，解決實際問題，使電氣自動控制能力發(fā)生質變，這也是機械設備電氣自動控制體系的必然發(fā)展趨勢。

參考文獻

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