機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要：當(dāng)前，隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)日趨完善，使得各大企業(yè)的生產(chǎn)效率顯著提高，而目前生產(chǎn)的主要發(fā)展趨勢(shì)為機(jī)械自動(dòng)化控制。機(jī)械化自動(dòng)控制系統(tǒng)中合理應(yīng)用PLC控制技術(shù)能夠控制及維護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，避免造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，使質(zhì)量控制效果顯著提升，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)期間機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在的不足之處。文章將PLC控制技術(shù)概述作為著手點(diǎn)，深入分析PLC控制技術(shù)的類(lèi)型及具體應(yīng)用，以期為相關(guān)工作人員提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng);PLC控制技術(shù);應(yīng)用分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.055

隨著我國(guó)工業(yè)水平的提高，使得機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用越發(fā)普遍，其不僅能提高工業(yè)生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益，而且為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好條件。當(dāng)前，以往應(yīng)用的機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)難以同時(shí)代發(fā)展需求相適應(yīng)，而且在一定程度上阻礙經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，盡快改進(jìn)及完善機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有關(guān)鍵性意義。因此，相關(guān)技術(shù)人員開(kāi)始將機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)及PLC技術(shù)聯(lián)系在一起，不僅能確保PLC技術(shù)的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，而且能改進(jìn)機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行形式，在促進(jìn)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高的基礎(chǔ)上，提升工業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 PLC控制技術(shù)概述

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)日趨完善，為PLC技術(shù)的產(chǎn)生及完善提供了相對(duì)理想的條件?；谛畔⒓夹g(shù)發(fā)展的前提下，可以在工業(yè)設(shè)備中恰當(dāng)應(yīng)用微小電子技術(shù)，而且能系統(tǒng)控制自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行，確保優(yōu)勢(shì)及作用得到最大程度的發(fā)揮。此外，合理運(yùn)用PLC技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，大幅提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，充分滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展期間的合理需求。PLC技術(shù)在控制系統(tǒng)具體應(yīng)用期間，其能耗相對(duì)較低，占據(jù)的空間也比較小，可以在多種不同設(shè)備中應(yīng)用[1]。

此外，PLC技術(shù)在具體運(yùn)用期間，能依據(jù)運(yùn)行的相關(guān)情況對(duì)其做恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證其能更迅速且簡(jiǎn)易地安裝在有關(guān)設(shè)備中，降低故障發(fā)生率，確保提高監(jiān)控能力。因而，機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)在發(fā)展期間，應(yīng)恰當(dāng)運(yùn)用PLC技術(shù)，然后系統(tǒng)探討其優(yōu)勢(shì)及不足之處，盡快制定切實(shí)可行的改善措施，進(jìn)一步提高運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性，改善其不足之處，提高生產(chǎn)效率，合理控制工業(yè)生產(chǎn)總成本。

1.1 PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)

PLC控制技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵性特征就是操作性及功能性。在機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中恰當(dāng)運(yùn)用PLC控制技術(shù)，可以更加直觀地查看操作方式，降低操作難度，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

有關(guān)研究顯示，PLC控制技術(shù)的抗干擾性特別強(qiáng)，而且監(jiān)控、控制、調(diào)整及糾正等多項(xiàng)工作能夠一起完成，在應(yīng)用期間具有較廣泛的適應(yīng)范圍，而且其功能性也非常顯著。由于PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能在眾多不同領(lǐng)域中得到普遍應(yīng)用，使生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到提升，規(guī)避一些變量、技術(shù)操作及故障造成的風(fēng)險(xiǎn)，加快機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展速度。

1.2 PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

第一，操作快捷，應(yīng)用靈活性強(qiáng)。PLC技術(shù)能在機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的原因就是其具有較強(qiáng)的靈活性，且操作非常簡(jiǎn)便。控制系統(tǒng)在發(fā)展期間，以往應(yīng)用的傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性及落后性，不僅對(duì)人力及物力資源造成嚴(yán)重浪費(fèi)，而且會(huì)使設(shè)備運(yùn)行效率大幅降低。在機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中恰當(dāng)運(yùn)用PLC技術(shù)能使這種狀況得到改善，其存在的靈活及簡(jiǎn)易等特征能更加規(guī)范地優(yōu)化一些比較復(fù)雜的工作任務(wù)流程，進(jìn)一步解放生產(chǎn)力，顯著提升產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，PLC技術(shù)的合理運(yùn)用使一些過(guò)于煩瑣的操作流程被取消，僅通過(guò)肉眼觀察，也就是說(shuō)可以利用此項(xiàng)技術(shù)調(diào)整有關(guān)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，在增強(qiáng)操作精確性的基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)線的生產(chǎn)運(yùn)行更加科學(xué)規(guī)范[2]。

第二，功能復(fù)雜，具有較廣泛的適用范圍。在運(yùn)用傳統(tǒng)控制設(shè)備期間，有關(guān)工作者應(yīng)定期采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)及信息，并全面分析不同環(huán)節(jié)在自動(dòng)化控制中產(chǎn)生的影響，徹底排查相關(guān)影響因素，保證機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)長(zhǎng)期有序運(yùn)轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，PLC技術(shù)的功能效用更加廣泛。在應(yīng)用期間，相關(guān)工作人員可以利用PLC技術(shù)全面收集及整理自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，由此得出的分析結(jié)果，可以作為機(jī)械設(shè)備改進(jìn)中的一項(xiàng)關(guān)鍵性依據(jù)。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，PLC技術(shù)具備文本傳輸及圖像采集功能，相關(guān)生產(chǎn)人員可以依據(jù)傳輸?shù)奈谋炯皥D像，準(zhǔn)確了解機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行狀況，然后將其作為依據(jù)適當(dāng)調(diào)整機(jī)械設(shè)備，確保生產(chǎn)運(yùn)作流程更加順利。

另外，一些外部因素可能會(huì)在一定程度上影響機(jī)械自動(dòng)化控制設(shè)備生產(chǎn)，運(yùn)用PLC技術(shù)能減少這種干擾，提高其穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)線順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 PLC控制技術(shù)的類(lèi)型

2.1 DCS集散型控制系統(tǒng)

應(yīng)用DCS集散型控制系統(tǒng)可以分散性地控制相關(guān)機(jī)械設(shè)備，而且這種控制方式能降低風(fēng)險(xiǎn)因素，保障機(jī)械自動(dòng)化控制設(shè)備平穩(wěn)有序運(yùn)轉(zhuǎn)，提高其運(yùn)行效率。DCS系統(tǒng)是通過(guò)PLC技術(shù)混合產(chǎn)生的，在具體應(yīng)用期間需要通過(guò)計(jì)算機(jī)獲取有關(guān)數(shù)據(jù)信息資源，然后通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞秸掀髽I(yè)處理信息資源，使控制設(shè)備始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，防止機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備在具體運(yùn)行期間發(fā)生較嚴(yán)重的故障問(wèn)題[3]。

如果機(jī)械化自動(dòng)設(shè)備在具體運(yùn)行期間存在造成嚴(yán)重的故障，此時(shí)DCS系統(tǒng)就可以適當(dāng)應(yīng)用分散控制這一形式，尋找故障存在的具體原因及區(qū)域，有效隔離故障區(qū)域，防止其對(duì)機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行效率產(chǎn)生不利影響，如圖1所示。

2.2 FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

機(jī)械自動(dòng)化控制設(shè)備中應(yīng)用較多的一類(lèi)系統(tǒng)就是FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用PLC技術(shù)，進(jìn)而構(gòu)建準(zhǔn)確且成熟的通訊網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保障所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，其雙向性特征比較明顯，因此，能對(duì)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮保障作用。

FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)為機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備創(chuàng)造相對(duì)有利的網(wǎng)絡(luò)條件，保證其生產(chǎn)順利進(jìn)行。DCS控制技術(shù)是應(yīng)用PLC控制技術(shù)后產(chǎn)生的，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)控制技術(shù)，兩者之間區(qū)別明顯，如圖2所示。

3 PLC控制技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 實(shí)行閉環(huán)控制

閉環(huán)管理的特點(diǎn)就是能在多種儀器運(yùn)作期間發(fā)揮關(guān)鍵性效用，其屬于自動(dòng)化設(shè)備中的一項(xiàng)關(guān)鍵性部件，也是PLC控制系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要應(yīng)用程序。將PLC控制系統(tǒng)合理運(yùn)用到機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備中，能使管理及控制的質(zhì)量得到提高。

PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行期間運(yùn)用閉環(huán)及精確開(kāi)關(guān)控制，使自動(dòng)化設(shè)備的安全性及可靠性得到保障。另外，應(yīng)在生產(chǎn)期間合理設(shè)計(jì)及研發(fā)一些新設(shè)備，如果能恰當(dāng)應(yīng)用控制形式，進(jìn)一步縮減操作時(shí)間，就能使電子自動(dòng)化效率得到顯著提高，并加快機(jī)器自動(dòng)化發(fā)展速度，為經(jīng)濟(jì)及工業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

3.2 在立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)在線購(gòu)物方面普遍應(yīng)用信息技術(shù)，能在一定程度上加快跨區(qū)域物流服務(wù)及在線銷(xiāo)售平臺(tái)的發(fā)展速度，使人們的工作及生活更加便利，能使物流產(chǎn)業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展。將PLC技術(shù)運(yùn)用在物流領(lǐng)域內(nèi)，能使貨物運(yùn)輸及配送速度得到提高[4]。

圓形旋轉(zhuǎn)的貨物存儲(chǔ)及垂直存儲(chǔ)、垂直和水平移動(dòng)的貨物存儲(chǔ)等多種三維倉(cāng)庫(kù)形狀能使貨物存儲(chǔ)空間得到顯著增加。在立體倉(cāng)庫(kù)中合理運(yùn)用PLC技術(shù)，能詳細(xì)檢查貨物運(yùn)輸狀況，進(jìn)一步加快貨物入庫(kù)速度，減少人工成本及物流操作流程，提高業(yè)務(wù)活動(dòng)效率，減少電氣系統(tǒng)的維護(hù)成本。

3.3 在控制變量中的應(yīng)用

當(dāng)前機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)環(huán)節(jié)就是變量控制。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)不可避免地存在一些變量，而且對(duì)其控制具有一定的難度。如果控制方式缺乏一定的合理性時(shí)，會(huì)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率產(chǎn)生不利影響，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重阻礙，顯著降低產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。將PLC技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，就能有效控制及預(yù)測(cè)變量，進(jìn)一步提高機(jī)械操作效率，保障各變量間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.4 在邏輯開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用

當(dāng)前，機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一項(xiàng)基本任務(wù)就是控制不同生產(chǎn)設(shè)備的啟停過(guò)程，自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)于開(kāi)關(guān)控制器的控制精度提出了較高的要求，因此，為使機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行精度得到保障，要盡快構(gòu)建邏輯開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，防止生產(chǎn)誤差及控制不準(zhǔn)等多種不良問(wèn)題發(fā)生。過(guò)去應(yīng)用的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備邏輯開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵就是利用預(yù)設(shè)形式，但是此類(lèi)方式太過(guò)簡(jiǎn)單，也不能實(shí)時(shí)調(diào)整，難以滿足生產(chǎn)設(shè)備啟停提出的要求。此外，人為、溫度及振動(dòng)等多種因素都會(huì)對(duì)早期機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行造成一定影響，使邏輯開(kāi)關(guān)系統(tǒng)失去原本的作用，此時(shí)，整條生產(chǎn)線都存在較大的風(fēng)險(xiǎn)[5]。

在機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中恰當(dāng)運(yùn)用PLC技術(shù)，不僅能改進(jìn)及完善邏輯開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，而且其存在的邏輯運(yùn)算、科學(xué)調(diào)整及監(jiān)測(cè)能力，能契合邏輯開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的創(chuàng)新需求。

3.5 在順序控制中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著產(chǎn)品工藝復(fù)雜度的增加，應(yīng)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)流程的相關(guān)順序引起足夠重視，一些設(shè)備在工作期間應(yīng)依據(jù)提前預(yù)設(shè)好的步驟生產(chǎn)，而且生產(chǎn)期間的不同階段都對(duì)順序有嚴(yán)格要求。將PLC技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，能夠準(zhǔn)確且實(shí)時(shí)地調(diào)控生產(chǎn)順序，而且PLC技術(shù)擁有邏輯運(yùn)算能力，能更加系統(tǒng)地檢測(cè)整條生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一設(shè)備存在嚴(yán)重故障時(shí)，可以在不中斷生產(chǎn)的狀態(tài)下實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，如果此類(lèi)調(diào)試方法難以確保生產(chǎn)線運(yùn)行盡快恢復(fù)正常，PLC技術(shù)會(huì)從整體上控制機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)，盡快調(diào)整設(shè)備流程，變更運(yùn)行順序，合理替換相關(guān)操作功能，確保因個(gè)別故障而導(dǎo)致的生產(chǎn)線暫停問(wèn)題盡快得到解決。

3.6 在變頻空調(diào)中的應(yīng)用

我國(guó)2010年以前生產(chǎn)的空調(diào)都通過(guò)單片機(jī)完成控制裝置的使用，因此極易對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制裝置運(yùn)行造成不利影響，嚴(yán)重阻礙工作的自動(dòng)化。通過(guò)PLC控制技術(shù)能對(duì)變頻空調(diào)的運(yùn)行進(jìn)行合理調(diào)試，使空調(diào)運(yùn)行的質(zhì)量及效率得到大幅度提高，也使機(jī)械工作的安全性得到保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中合理應(yīng)用PLC控制技術(shù)能夠控制及維護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，避免造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，使質(zhì)量控制效果顯著提升，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)期間機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在的不足之處。同時(shí)，運(yùn)用PLC技術(shù)能提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益，從而將二者聯(lián)系起來(lái)也能在一定程度上加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。在之后的工作中，此領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)工作人員應(yīng)高度重視PLC技術(shù)的運(yùn)用，利用多種方式提高機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的PLC技術(shù)水平，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：關(guān)東方（1987—），男，遼寧沈陽(yáng)人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械工程。