PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用分析

羅 恒

（常州市金壇自來水有限公司，江蘇常州 213200）

機械制造業(yè)是國民經濟建設和發(fā)展中的支柱性產業(yè)，對提升技術裝備，加快國家工業(yè)化建設發(fā)展具有積極意義。隨著科學技術的發(fā)展，工業(yè)生產逐漸朝著智能化制造方向轉型，對機械設備的智能化操作提出更高要求。PLC 技術憑借其自身易編程、穩(wěn)定可靠、組態(tài)靈活、快速運行、方便安裝等特征廣泛融入工業(yè)生產領域當中。

1 PLC技術分析

PLC 技術也可以被稱作是可編程控制器，主要應用CPU、存儲器相關外部設備，融合電源設計進行實現。整個PLC 技術中的核心部分是CPU 設計，其和人類中樞神經類似，借助CPU 能夠有效掃描現場輸入裝置，針對編程器內相關用戶數據、信息、用戶程序等進行全面采集、存儲，科學判斷電源運行模式和運行狀態(tài)，同時綜合檢測PLC 系統(tǒng)內部運行狀態(tài)，檢測各種語法、命令執(zhí)行狀況。存儲器系統(tǒng)設備綜合設計中，可以利用各種子模塊程序、系統(tǒng)功能程序開展各項數據信息存儲工作，相關系統(tǒng)用戶無法直接提取相關數據信號，為此需要借助編程器合理提取各項數據信息。PLC 技術有效融入計算機和自動化技術，可借助信息存儲控制實現預期的機械生產控制目標。

2 PLC技術控制類型分析

2.1 DCS系統(tǒng)

DCS 系統(tǒng)也被叫作分散控制系統(tǒng)，即借助微處理器實現分散控制和集中顯示，是一種新型儀表控制系統(tǒng)，擁有良好綜合協(xié)調、治理能力。DCS 系統(tǒng)能夠借助全新模式實施機械電氣設備控制，注重計算機和信息技術應用，能夠針對監(jiān)測站和現場進行全面監(jiān)控。機械電氣控制系統(tǒng)中合理應用DCS 系統(tǒng)，可以針對各種分散化電氣控制設備實施集中控制，有效分離設備裝置運行中的潛在風險隱患，提升整個系統(tǒng)設備運行穩(wěn)定性和安全性。DCS 系統(tǒng)能夠進一步優(yōu)化機械電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使其保持某種穩(wěn)定運行狀態(tài)。

2.2 FCS系統(tǒng)

FCS 系統(tǒng)也稱作現場總線控制系統(tǒng)，即綜合利用各種先進信息技術合理構建全面覆蓋通信網絡，針對相關機械電氣設備實施綜合控制。在機械電氣相關控制系統(tǒng)設備內，促進整體運行網絡環(huán)境全面優(yōu)化。該系統(tǒng)在實際運行中同時具備雙向傳播功能，可以在新型數字通信系統(tǒng)內合理儲存各種電氣控制系統(tǒng)的運行信息，優(yōu)化機械電氣控制系統(tǒng)整體生產效能。在機械電氣相關控制系統(tǒng)內合理應用FCS 系統(tǒng)，能夠助力系統(tǒng)設備實現智能化轉型，提升系統(tǒng)整體服務水平，促進機械電氣系統(tǒng)實現自動化控制，優(yōu)化系統(tǒng)設備運行效果。結合FCS 系統(tǒng)，還可以有效突破傳統(tǒng)固定控制技術限制，實現多元化控制目標，提升工業(yè)生產綜合效能。

3 PLC技術在機械電氣控制中的有效應用

3.1 PLC技術在機械控制設備中的有效應用

機械設備控制是機械化生產中的重要內容。在具體實踐操作中，想要順利實現自動化機械生產控制，需要合理應用相關控制設備。傳統(tǒng)模式下的電氣控制主要是以一對一配電開關為主，整體管理過程較為復雜繁瑣，同時容易被各種因素所影響，留下各種安全隱患。而應用PLC 技術，能夠有效降低設備故障幾率，提升機械電氣設備的自動化操作水平，提升整個生產過程安全性，優(yōu)化生產效率。機械電氣設備的自動化生產中應用PLC 技術能夠針對各種故障問題開展自動診斷、分析，加強計算機系統(tǒng)性能診斷，控制傳感器操作。通過PLC 技術控制平臺準確顯示出設備運行狀況，改善機械電氣設備整體控制安全性、穩(wěn)定性、可靠性。

工業(yè)生產中普遍會應用數控機床這一大型設備，其集電子系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)于一體，其中任意環(huán)節(jié)出現問題，都會影響機床穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)模式下的數控機床整體操作系統(tǒng)結構相對復雜，普遍需要人工輔助。信息傳遞不及時，經常產生信息延時現象，產生加工誤差，降低零件加工精度。在數控機床控制設備內合理應用PLC 技術，可以有效轉化傳統(tǒng)模式下以接觸器、繼電器為核心的控制模式，控制電氣設備運行故障，支持整個機床設備實現智能化和自動化控制。電機設備操作中，如果出現較大的電壓和諧波變化，能夠利用自動化技術開展精準識別，科學定位故障范圍，控制故障影響范圍延伸、擴展。借助PLC技術相關傳輸元件，能夠對數控機床不同電路運行信息進行合理采集，隨后將相關信息數據傳輸傳遞至存儲系統(tǒng)內，處理好數據存儲后傳輸至中央處理器內，進一步實施數據編程，發(fā)布操作命令，指導系統(tǒng)內執(zhí)行元件有序實施中央處理器所發(fā)布各項任務，隨后通過輸出元件及時輸送最終結果，實現控制器優(yōu)化控制。

3.2 PLC技術在集中控制系統(tǒng)中的有效應用

在編程控制系統(tǒng)內融入PLC 技術，能夠針對相關系統(tǒng)設備實施總控操作，提升設備總控系統(tǒng)綜合利用率。機械電氣相關控制裝置實際運行中，集中控制作為其中的重要組成內容，通過合理應用PLC 技術，可以激發(fā)集中控制系統(tǒng)價值功能。實踐操作中，為支持集中控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行，普遍會在控制系統(tǒng)內設置總控模塊，應用PLC技術控制總控模塊整個運行過程，確保集中控制系統(tǒng)在相關生產設備控制中發(fā)揮出應有價值，突出PLC 技術的作用。

3.3 PLC技術在分散控制系統(tǒng)中的有效應用

（1）分散式控制系統(tǒng)具有較強的抗干擾性和運行穩(wěn)定性，同時分散控制系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)設備故障前及時做出斷電處理，避免設備故障進一步惡化、蔓延。分散控制措施能夠針對相關機械設備開展即時控制，為設備檢修創(chuàng)造有利條件。傳統(tǒng)控制模式下，分散控制的應用范圍較為狹窄，應用PLC 技術能夠幫助分散控制系統(tǒng)解決相關問題，促進系統(tǒng)中設備的順暢連接，支持多種機械設備穩(wěn)定銜接，提升整個生產過程的有序性和穩(wěn)定性。實際應用分散控制系統(tǒng)中合理設置上級控制系統(tǒng)。整個分散控制系統(tǒng)內，需要構建上級控制系統(tǒng)，優(yōu)化各個分散子系統(tǒng)操作控制。PLC 技術擁有較強計算能力和廣泛覆蓋范圍，在分散式系統(tǒng)內合理應用PLC 技術能夠充分滿足現代化工藝生產要求。

（2）機械設備在港口裝、卸貨等環(huán)節(jié)具有重要作用，集裝箱門式起重機設備屬于專業(yè)化的大型集裝箱專門機械設備。門式起重機相關控制系統(tǒng)屬于設備核心，能夠對起重機的提升、降低過程進行有效控制。傳統(tǒng)模式下起重機相關控制系統(tǒng)需要輔助人員控制起重設備的升降部位和升降速度，假如操作者控制不當或運行速度過快，容易使貨物吊運環(huán)節(jié)產生掉落、搖晃等現象，造成嚴重安全事故。

在起重機相關變頻控制設備系統(tǒng)內合理應用PLC技術，能夠促進相關起重機設備實現自動化操控，提升設備裝載效率和運行速度。PLC 變頻控制設備涵蓋可編程控制設備、變頻器、同軸編碼器、交流電機等設備組成閉環(huán)系統(tǒng)。

可編程控制設備對起重機設備各項運行信息進行全面采集，按照電機運行具體要求，對電機以及變頻器整體運行速度進行合理控制。其中交流電機主要負責電源供應，調節(jié)轉換起重機對應直流電，并將其變成交流電。變頻器設備主要負責對電動機運行電壓和供電頻率進行合理調節(jié)，控制電壓，使其維持穩(wěn)定狀態(tài)，避免出現電壓異?，F象。

編碼器能夠針對變頻器操作速度進行合理調節(jié)測試，將最終測試結果發(fā)送至邏輯控制系統(tǒng)內。MCGS組態(tài)軟件具備一定人機交互能力，相關操作者能夠通過控制平臺對起重機整體起吊狀況進行實時查詢，聯(lián)系現場狀況對設備運行參數進行合理調節(jié)，支持起吊裝置按照既定軌跡路線操作。為改善門式起重設備于吊裝作業(yè)中和集裝箱產生彼此碰撞問題，可以通過在控制系統(tǒng)內設置糾偏系統(tǒng)以防碰撞設備，預防起重設備和集裝箱在吊裝施工中產生碰撞。

3.4 PLC技術在生產參數控制中的有效應用

工業(yè)生產中，需要合理控制產品參數，為此需要進一步優(yōu)化調整相關生產參數。傳統(tǒng)控制模式下，整個生產參數調節(jié)、修改流程較為繁瑣，從而影響了生產效益。借助PLC 技術可以優(yōu)化相關生產參數控制。實際生產中容易受到不同因素影響，產生各種變量參數，無法順利形成控制信號，從而降低產品生產質量。利用PLC 技術可以在實際生產中形成相應的模擬信號、數字信號，支持不同信號轉化，如此能夠提升自動化控制系統(tǒng)抗干擾能力，優(yōu)化控制系統(tǒng)整體抗干擾能力，減少信號失真問題，保障工業(yè)生產質量。

3.5 PLC技術在開關邏輯中的有效應用

機械電氣控制需要保證數個開關同時動作，為此需要進一步提高機械電氣控制要求，為設備運行提供有效動力支持。在機械電氣控制系統(tǒng)內合理應用PLC技術，針對整個系統(tǒng)設備開關實施有效的邏輯控制，科學應用設備工序，在繼電保護系統(tǒng)中融入PLC技術，促進繼電保護裝置實現高效、自動操作。PLC 技術能夠借助芯片控制技術，直接替換繼電保護設備，優(yōu)化設備功能。為此，可以應用PLC 技術針對相關設備實施邏輯管理，支持機械電氣設備實現多功能操作。

礦山機電設備在整個采礦生產和運輸中發(fā)揮著重要作用。帶式傳輸裝置整體結構組成簡單、傳輸距離較遠，具有較強運輸能力和連續(xù)性，為此在采礦運輸環(huán)節(jié)得到了有效應用。在帶式傳輸系統(tǒng)內合理應用PLC 技術，能夠進一步優(yōu)化帶式傳輸設備操作效率，減輕設備運行能耗，縮減生產成本。PLC 技術屬于可編程邏輯控制設備，能夠聯(lián)系帶式傳輸裝置整體操作負荷，對運輸裝置速度進行自動調節(jié)。假如運輸系統(tǒng)負載量較小，控制系統(tǒng)能夠對運輸裝置前行速度進行自動調節(jié)，改善運輸設備高速運行問題。

假如運輸系統(tǒng)整體負載規(guī)模較大，控制系統(tǒng)能夠通過自動調節(jié)提升運輸裝置前行速度，滿足系統(tǒng)運行要求。假如呈現為空載運輸狀態(tài)，控制系統(tǒng)可以直接操控系統(tǒng)，降低帶式裝置運輸速度，實現預期節(jié)能目標。

PLC 技術借助專門監(jiān)控、傳感設備能夠對上料系統(tǒng)相關信息數據進行及時采集分析，對比分析數據庫和設備運行信息，隨后將設備信號順利傳遞至變頻器設備，變頻器能夠聯(lián)系皮帶裝置整體運行狀況對電機設備轉速進行合理調節(jié)，促進控制系統(tǒng)聯(lián)系物料系統(tǒng)運輸負重，靈活調節(jié)電機轉速。PLC 相關控制系統(tǒng)同時擁有人機交互平臺，管理操作者借助液晶顯示屏能夠實時查看、分析帶式運輸設備實際操作狀況，自動形成運行信息報表。一旦發(fā)現運行異常，立刻發(fā)出報警信號，保障生產安全性。

3.6 PLC技術在安全監(jiān)控中的有效應用

機械電氣設備控制中融入PLC 技術，能夠針對設備進行遠程監(jiān)控，支持系統(tǒng)設備的自動化運行，幫助了解和掌握詳細、全面的數據信息，相關生產信息在順利傳送至控制系統(tǒng)后，利用總控系統(tǒng)能夠針對相關信息數據實施綜合處理分析。借助設備監(jiān)控，針對機械電氣控制設備實施統(tǒng)一調度、管理，通過監(jiān)控系統(tǒng)能夠實時觀察設備運行畫面，掌握生產進展。針對相關生產信息數據實施智能化處理，確保機械電氣設備維持良好運行狀態(tài)。

（1）在傳輸系統(tǒng)中應用PLC 技術，能夠針對相關設備實施智能控制，提升整個運輸活動安全性。將PLC 技術融入安全監(jiān)測系統(tǒng)內，一旦出現各種安全威脅和突發(fā)性狀況，方便第一時間發(fā)現問題根源，準確定位故障位置，為檢修人員提供有效參考信息。

（2）機械電氣設備中滲透PLC 技術，形成PLC控制系統(tǒng)，能夠細致檢查各個設備運行狀態(tài)，呈現出清晰運行信息數據，順利傳遞到各個操作人員手中，幫助操作者準確判斷相關反饋信息，快速、及時排查相關故障信息，迅速發(fā)出預警信號，方便管理者快速深入現場，實施設備排查、維修。

3.7 PLC技術在其他領域中的有效應用

機械電氣設備控制系統(tǒng)中，PLC 技術的融入，可以支持相關設備系統(tǒng)的自動化建設和發(fā)展。比如，在空氣壓縮設備中應用PLC 技術，能夠改善空氣壓縮機穩(wěn)定性差、應用控制不足等問題，提升PLC 技術水平。

（1）在接地設計和通信網絡中應用PLC 技術，能夠促進各個處理環(huán)節(jié)的順暢銜接，針對設備系統(tǒng)整個模塊實施統(tǒng)一管理，優(yōu)化設備運行效率。PLC 技術在接地設計領域的有效應用，能夠進一步優(yōu)化系統(tǒng)整體抗干擾性能，提高設備操作安全性，聯(lián)系實際狀況對接地路線進行科學設計，預防接地設置不當而影響設備正常應用。

（2）在自來水廠相關處理控制設備中應用PLC技術，能夠對管道運輸壓力進行合理調節(jié)，維持在規(guī)定范圍內，實現節(jié)電目標。在水廠變頻器供水設備系統(tǒng)中融合PLC 技術，可以聯(lián)系電機實際運行要求，對電機、變頻器轉速進行合理調節(jié)控制。

4 結束語

綜上所述，PLC 技術在實際應用中具備運行高效、穩(wěn)定可靠以及可拓展性等優(yōu)勢特征。PLC 技術相關功能逐漸從單一控制模式朝著制造系統(tǒng)控制、監(jiān)控方向發(fā)展，廣泛應用于工業(yè)生產領域，得到良好的應用效果。在機械電氣設備控制系統(tǒng)中合理應用PLC 技術，能夠進一步優(yōu)化電氣控制設備靈敏度、操作可靠性和安全性，減少設備運行故障幾率，實現節(jié)能減排目標。