PLC技術(shù)在機電自動化控制中的應(yīng)用研究

陳炎炎

摘要：為了提高機電自動化控制效果，對PLC技術(shù)的構(gòu)成及運用邏輯進行了概述，結(jié)合瀝青攪拌站的特點，對機電自動化控制中PLC系統(tǒng)設(shè)計要點進行了總結(jié)，并從數(shù)字濾波技術(shù)、系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和人機交互界面技術(shù)等方面對PLC應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析。合理應(yīng)用PLC技術(shù)，不僅能夠有效提高機電自動化控制系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量，而且還能夠使整個控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，具有較大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機電一體化；自動化控制；軟件系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

0? ?引言

PLC是一種新型的控制技術(shù)，具有編程靈活、操作簡便等特點，主要由數(shù)字和模擬兩種輸入輸出單元組成。PLC技術(shù)主要是利用小型計算機作為中央處理單元，并通過對輸入輸出單元進行合理的設(shè)置，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。PLC技術(shù)在機電自動化控制中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)的繼電器控制技術(shù)中較為繁瑣的控制過程進行簡化，而且還能夠使系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性和可靠性。因此，對PLC技術(shù)在機電自動化控制中的應(yīng)用進行總結(jié)和分析具有重要的意義。

1? ?PLC構(gòu)成及運用邏輯

1.1? PLC構(gòu)成

P LC可分為固定不動模塊和組成模塊兩種結(jié)構(gòu)類型。固定不動模塊主要包含電源、CPU板、I/O板等模塊，各子模塊之間不容易分離出來。CPU板由運算器、控制板、存儲器等組成。組成模塊主要包含聲卡機架、底板、電源、運行內(nèi)存、CPU模塊、I/O模塊等。PLC技術(shù)本質(zhì)上是工業(yè)控制系統(tǒng)電子計算技術(shù)。PLC技術(shù)的硬件主要由電源、存儲芯片、CPU和I/O接口電路等構(gòu)成，如圖1所示。

1.2? ?PLC技術(shù)的運用邏輯

PLC技術(shù)的運行邏輯語言是當(dāng)前PLC系統(tǒng)中比較常見的一種編程語言，它主要是將用戶輸入到程序中的代碼，通過邏輯語言來進行有效的編寫，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對程序的編輯和修改。在進行編程語言設(shè)計時，需要對其進行合理的設(shè)計，以便實現(xiàn)對邏輯程序的有效編寫。PLC 技術(shù)的運行邏輯圖如圖2所示。

1.2.1? ?輸入端

在機電設(shè)備控制中使用PLC技術(shù)，首先需要將機電設(shè)備控制輸入端與PLC連接起來。通常情況下，在PLC技術(shù)應(yīng)用過程中，都會在機電設(shè)備控制輸入端使用光電耦合器。PLC輸入端主要是指PLC系統(tǒng)中的輸入端子。通常情況下，PLC系統(tǒng)中都會將輸入點設(shè)置成手動狀態(tài)或者是自動狀態(tài)。

1.2.2? ?輸出端

在機電設(shè)備運行中，通常需要對機電設(shè)備進行有效控制。而在對機電設(shè)備進行控制時，需要對輸出端進行有效地處理，以便能夠?qū)⑤斎胄盘栠M行有效傳遞。

2? ?機電自動化控制中PLC關(guān)鍵技術(shù)

2.1? ?數(shù)字濾波技術(shù)

數(shù)字濾波技術(shù)是指將采集到的信號進行有效處理，然后再進行數(shù)據(jù)運算，將運算結(jié)果應(yīng)用到數(shù)字濾波器中，從而得到需要的信號。在對瀝青攪拌站機信號處理時，一般都是在數(shù)字濾波器中進行處理。在實踐中，要合理地選擇數(shù)字濾波技術(shù)，并且要對數(shù)字濾波技術(shù)進行合理應(yīng)用，以確保數(shù)字濾波技術(shù)發(fā)揮出更大的作用。

在數(shù)字濾波技術(shù)應(yīng)用中，首先要根據(jù)采集到的信號大小進行濾波器選擇。如果采集到的信號比較大，則選擇低通濾波器。如果采集到的信號比較小時，選擇高通濾波器。其次，要根據(jù)機電設(shè)備運行環(huán)境進行選擇。最后，要根據(jù)實際情況對其進行合理的應(yīng)用。

在實際應(yīng)用中，要根據(jù)系統(tǒng)輸入信號以及輸出信號來確定濾波器的類型和參數(shù)。機電設(shè)備控制常采用IR數(shù)字濾波技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)輸入信號是正弦波時，可以采用低通濾波器；當(dāng)系統(tǒng)輸入信號是方波時，可以采用高通濾波器；當(dāng)系統(tǒng)輸入信號是脈沖波時，可以采用高通濾波器。在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)實際情況來確定濾波參數(shù)和結(jié)構(gòu)。

2.2? ?系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

在瀝青攪拌站自動化控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，也會受到很多干擾因素影響。只有對PLC技術(shù)應(yīng)用過程中所面臨的干擾因素進行分析，并且還需要從多個方面進行抗干擾處理，才能夠提升PLC技術(shù)應(yīng)用的有效性。

近年來，隨著PLC技術(shù)的快速發(fā)展，其抗干擾能力也得到了有效提升。在實際應(yīng)用中，通常采取多種抗干擾措施，具體包括：在輸入端使用電源濾波器和光電耦合器；輸出端使用交流穩(wěn)壓電源；增加隔離變壓器等。當(dāng)然在實際應(yīng)用過程中，還需要根據(jù)實際情況來采取不同的措施，如在輸入端使用電容濾波器、輸出端使用變壓器隔離等，確保PLC技術(shù)在瀝青攪拌站控制中的穩(wěn)定性和安全性。

2.3? ?網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

近年來，在瀝青攪拌站自動化控制中也運用了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，并取得了非常好的效果。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到瀝青攪拌站自動化控制中，能夠為設(shè)備提供更加穩(wěn)定、安全、高效的服務(wù)。其中現(xiàn)場總線技術(shù)可將控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程進行連接，能夠?qū)?shù)據(jù)信息傳遞給各個工作站。

現(xiàn)場總線技術(shù)的硬件主要包括PC機、變頻器、傳感器、變頻器、現(xiàn)場控制器、電纜等?，F(xiàn)場總線技術(shù)中的常見電纜為雙絞線和同軸電纜，其可以實現(xiàn)信號的有效傳輸，并能夠保證信息傳遞的安全性和穩(wěn)定性。

2.4? ?人機交互界面技術(shù)

人機交互界面技術(shù)是PLC技術(shù)中非常重要的一種技術(shù)，并且它也是當(dāng)前應(yīng)用最多的一種人機交互界面。當(dāng)前的瀝青攪拌站應(yīng)用了多種人機交互界面，主要有觸摸屏、人機界面以及圖形化編程。

在PLC系統(tǒng)中，觸摸屏是最常用的人機交互界面，并且它也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種人機交互界面。當(dāng)前PLC系統(tǒng)中可應(yīng)用得觸摸屏種類很多，其中有觸摸屏、液晶屏幕以及 PC機等多種形式。

在PLC系統(tǒng)中，人機界面也是一種比較常見的人機交互界面，主要包括圖形化編程和編程語言兩種形式。目前，已有多種圖形化編程在PLC系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用，它主要是將用戶輸入到程序中的代碼通過圖形化編程來實現(xiàn)，并能夠讓用戶在屏幕上直接進行操作。同時 PLC系統(tǒng)中也應(yīng)用了多種人機交互界面，通過對人機交互界面進行合理的設(shè)計和安裝，能夠確保機電設(shè)備控制的安全性和穩(wěn)定性。

圖形化編程是當(dāng)前比較常見的一種 PLC系統(tǒng)控制技術(shù)，主要是將用戶輸入到程序中的代碼通過圖形化編程的方式進行有效設(shè)計和安裝，從而實現(xiàn)用戶對程序的自主控制。PLC技術(shù)可應(yīng)用多種編程語言，其中包括匯編語言、C語言以及VB等多種形式。

3? ?典型應(yīng)用分析

3.1? ?系統(tǒng)組成及功用

本文以 PLC技術(shù)在瀝青攪拌站中的應(yīng)用為例進行分析。瀝青攪拌站是一種集機械、電子、計算機和信息技術(shù)為一體的智能化加工設(shè)備，PLC通過對瀝青攪拌站輸入端輸入信號進行讀取和分析，然后通過輸出端的輸出信號，完成對瀝青混合料生產(chǎn)過程的控制。

瀝青攪拌站控制系統(tǒng)主要由攪拌站主體、計算機系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和檢測系統(tǒng)四部分組成。其中，PLC技術(shù)在瀝青攪拌站中的應(yīng)用，主要包括輸入信號的讀取和分析、輸出信號的接收和處理以及反饋信號的接收和處理等，最終實現(xiàn)對攪拌站設(shè)備的控制。

在對瀝青攪拌站進行操作時，要先打開控制系統(tǒng)并設(shè)置相應(yīng)PLC系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)完成對生產(chǎn)過程中各個信號的采集和分析。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)信號有錯誤時，會自動將錯誤信息發(fā)送到PLC系統(tǒng)中。在瀝青攪拌站中應(yīng)用PLC技術(shù)，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制和檢測，大大降低了工作人員的工作強度和強度。同時還可以有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率、計量精度，具有較高的應(yīng)用價值。

3.2? ?軟件設(shè)計

軟件設(shè)計是PLC技術(shù)在瀝青攪拌站機電自動化控制中的重要部分，主要是對系統(tǒng)中各個部分的功能進行編程，并將其轉(zhuǎn)化為可供操作的指令，進而實現(xiàn)自動化控制。

在設(shè)計PLC技術(shù)控制系統(tǒng)的軟件時，應(yīng)注意以下幾點：一是要考慮到系統(tǒng)中各個部分之間的協(xié)調(diào)性和整體性，使PLC技術(shù)控制系統(tǒng)在實際運行過程中不會出現(xiàn)任何問題；二是要保證PLC技術(shù)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)，以確保機電自動化控制系統(tǒng)運行的安全和可靠；三是要保證PLC技術(shù)控制系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力，以避免在自動化控制過程中出現(xiàn)錯誤指令。重點應(yīng)該做好系統(tǒng)主程序設(shè)計和數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計。

3.3? ?系統(tǒng)主程序設(shè)計

系統(tǒng)主程序包括系統(tǒng)初始化程序、啟動程序、報警處理程序等。在系統(tǒng)運行過程中，PLC技術(shù)控制系統(tǒng)可以通過對主程序的應(yīng)用，實現(xiàn)對瀝青攪拌站的控制，提高生產(chǎn)效率。在進行系統(tǒng)主程序設(shè)計時，首先需要根據(jù)瀝青攪拌站控制系統(tǒng)的功能，確定控制方案，并將其轉(zhuǎn)化為主程序的功能指令。然后再根據(jù)實際情況確定主程序中各個部分的功能，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的主程序功能指令。

在設(shè)計主程序時，可以采用梯形圖方法進行設(shè)計，也可以采用順序功能圖方法進行設(shè)計。在進行PLC技術(shù)控制系統(tǒng)主程序設(shè)計時，首先需要按照順序功能圖來繪制出相應(yīng)的梯形圖，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令。然后再按照梯形圖對其進行編寫和調(diào)試。

3.4? ?數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計

在機電自動化控制中，數(shù)據(jù)采集程序是必不可少的部分，它能夠?qū)C電自動化控制系統(tǒng)中所采集到的數(shù)據(jù)進行分析，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可供操作的指令。

在設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序時，應(yīng)遵循以下幾個原則：一是要保證采集程序能夠按照預(yù)定的程序進行，以提高 PLC技術(shù)控制系統(tǒng)的運行效率；二是要保證數(shù)據(jù)采集程序具有較強的抗干擾能力，以防止在機電自動化控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)故障；三是要保證數(shù)據(jù)采集程序，能夠準(zhǔn)確地反映出機電自動化控制系統(tǒng)中所存在的問題，以便于工作人員及時采取措施進行處理。

4? ?結(jié)束語

為了提高機電自動化控制效果，本文對PLC技術(shù)的構(gòu)成及運用邏輯進行了概述，結(jié)合瀝青攪拌站的特點，對機電自動化控制中PLC系統(tǒng)設(shè)計要點進行了總結(jié)，并從數(shù)字濾波技術(shù)、系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和人機交互界面技術(shù)等方面對PLC應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析。

在未來發(fā)展過程中，應(yīng)該不斷地優(yōu)化PLC技術(shù)，使其能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)控制的實際需求。同時，在應(yīng)用PLC技術(shù)時，還應(yīng)該充分考慮到工業(yè)生產(chǎn)控制的實際情況，并根據(jù)實際情況選擇合適的PLC技術(shù)，以使PLC技術(shù)在機電自動化控制中得到更好地應(yīng)用。

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