機電自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：為了持續(xù)提升機電自動化控制水平，文章針對PLC技術(shù)的應(yīng)用進行研究以及分析。研究在簡單探討PLC技術(shù)基本內(nèi)涵的前提下，針對機電自動化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)出的兼容性以及抗干擾性等方面的優(yōu)勢進行分析，同時，研究結(jié)合目前機電自動化控制工作中PLC應(yīng)用涉及的系統(tǒng)抗干擾、數(shù)字濾波、人機交互界面等關(guān)鍵技術(shù)進行分析。在此基礎(chǔ)上，從開關(guān)量控制、閉環(huán)控制、順序控制等多個層面出發(fā)，針對PLC技術(shù)的具體應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：機電自動化控制 PLC技術(shù) 應(yīng)用

隨著我國現(xiàn)代機電自動化控制技術(shù)體系的持續(xù)發(fā)展以及完善，為了提高機電自動化控制系統(tǒng)的運行效率，PLC技術(shù)憑借其在兼容性、實用性等多方面的優(yōu)勢已經(jīng)在機電自動化控制中逐漸推廣。PLC的全稱是可編程邏輯控制器，屬于典型的可編程控制技術(shù)，也是當(dāng)下電子信息技術(shù)發(fā)展過程中所形成的全新成果，有著明顯的專業(yè)性特征。在PLC技術(shù)用于機電自動化控制系統(tǒng)的前提下，系統(tǒng)在運作期間能夠根據(jù)外界環(huán)境的變化自主進行，可以滿足不同環(huán)境下的操作以及運行需求。系統(tǒng)后臺形成的程序以及流程指令能夠變得更加多樣，可以借助專業(yè)的后臺軟件針對已有的運行數(shù)據(jù)進行規(guī)范化的搜集以及處理，從而在開關(guān)量控制、順序控制等方面發(fā)揮相應(yīng)的作用。為此，文章針對PLC技術(shù)在機電自動化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進行研究，從而為機電自動化控制的調(diào)整優(yōu)化提供參考。

1 PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)作為典型的可編程控制技術(shù)，其中文全稱是可編程邏輯控制器，本質(zhì)上是在當(dāng)下的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中較為常見的一類數(shù)字化計算機。PLC在運行期間能夠?qū)崟r轉(zhuǎn)化傳感器、執(zhí)行器傳送而來的各種信號，在將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號之后，可以通過初步處理逐漸上傳到執(zhí)行機構(gòu)或是顯示設(shè)備上，確保相關(guān)人員能夠針對自動化系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時進行管控。PLC技術(shù)在運行期間完全可以針對已有的設(shè)備通過添加對應(yīng)的程序或者是修改運行參數(shù)，保障在自動化控制系統(tǒng)過程中有著良好的適應(yīng)性。PLC技術(shù)編程期間的語言較為簡潔，并且編程操作十分簡單，調(diào)試以及維護工作的難度相對較低，使得自動化控制系統(tǒng)的運行生產(chǎn)效率明顯提升。此外，PLC技術(shù)可以通過聯(lián)網(wǎng)以及組態(tài)管理進一步提高自動化控制系統(tǒng)運行的智能化水平，具體結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

與之前傳統(tǒng)的機電自動化控制系統(tǒng)技術(shù)相比，PLC技術(shù)在方案設(shè)計以及參數(shù)調(diào)整等方面有著明顯的優(yōu)勢，意味著相關(guān)人員能夠利用系統(tǒng)后臺及時監(jiān)控機械設(shè)備的具體運行狀況以及關(guān)鍵參數(shù)[1]。在出現(xiàn)各種錯誤操作或者是系統(tǒng)故障時，后臺能夠根據(jù)數(shù)據(jù)變化自主進行診斷，提出相對應(yīng)的解決措施，這也代表機電自動化控制系統(tǒng)的運行變得更加穩(wěn)定。同時，計算機控制技術(shù)也能夠與PLC技術(shù)相互融合，通過引入智能化生產(chǎn)模式以及多樣化測量設(shè)備、傳感器，從而提供更加精確完善的數(shù)據(jù)，這也代表機電自動化控制系統(tǒng)可以在相關(guān)數(shù)據(jù)的加持下及時進行調(diào)整以及優(yōu)化。

2 機電自動化控制工作中PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 抗干擾優(yōu)勢

PLC技術(shù)在用于機電自動化控制系統(tǒng)時，其應(yīng)用形式大致可以分為軟件和硬件兩種，使其抗干擾性能水平相較于其他技術(shù)明顯提升。該項技術(shù)在應(yīng)用期間通常會針對機電自動化控制系統(tǒng)引入分段式結(jié)構(gòu)，這也代表系統(tǒng)運行期間的電源變壓器能夠與其他不良因素有效隔離，變壓器容量不僅有所提升，同時在運行期間可以避免因為電源電網(wǎng)運行而產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象[2]。此外，在機電自動化控制系統(tǒng)運行期間，信號源以及信號線通常都會產(chǎn)生一定的信息差，PLC技術(shù)可以利用硬件過濾器對其進行處理，有效規(guī)避外部信號產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。隨著PLC技術(shù)的持續(xù)推廣以及應(yīng)用，通過使用共模扼流圈以及濾波元件兩種元件，代表在運行期間的輸入濾波電路可以有效地規(guī)避因為電磁輻射產(chǎn)生的干擾。在機電自動化控制系統(tǒng)中引入的定時器這類設(shè)備不僅能夠有效地維護信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，而且可以規(guī)避外界干擾信號對于信號傳輸產(chǎn)生的各種負面影響。

2.2 兼容優(yōu)勢

PLC技術(shù)在應(yīng)用期間可以通過使用邏輯運算處理方法形成對應(yīng)的功能模塊，并與電源、內(nèi)存等多個設(shè)備以及模塊共同發(fā)力，有效收集和處理各種數(shù)據(jù)以及信息，這也代表機電自動化系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量能夠得到明顯提升。總體看來，PLC技術(shù)與其他的機電自動化控制技術(shù)相比，兼容性優(yōu)勢表現(xiàn)得更加明顯，整個技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備中的邏輯、運算、驅(qū)動等功能能夠針對多種類型的I/O模塊進行集成化處理，可以結(jié)合控制系統(tǒng)運行的具體需求進行系統(tǒng)功能升級以及拓寬。此外，單一化的平臺開發(fā)方法使得控制系統(tǒng)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)分布式操作的目標(biāo)，可以根據(jù)外界的具體生產(chǎn)需求隨時添加各種功能以及插件。PLC技術(shù)在應(yīng)用期間所使用的編程語言相對較為簡潔，意味著系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計調(diào)試無需投入較多的時間成本，甚至可以在規(guī)避拆機現(xiàn)象的狀況下，對于控制方案進行升級。

3 機電自動化控制中所涉及的關(guān)鍵PLC技術(shù)

3.1 抗干擾技術(shù)

PLC技術(shù)在機電自動化控制系統(tǒng)中所具備的抗干擾優(yōu)勢，與其抗干擾技術(shù)之間有著密切的聯(lián)系?？傮w看來，可以在系統(tǒng)的輸入端搭配使用光電耦合器以及電源濾波器或者將交流穩(wěn)壓電源用于輸出端，又或者可以選擇將隔離變壓器添加到機電自動化控制系統(tǒng)中，這些方法都能夠有效地規(guī)避外界干擾因素對于整個系統(tǒng)運行產(chǎn)生的負面影響[3]。但在具體應(yīng)用操作的過程中，卻需要根據(jù)實際的狀況，針對各項技術(shù)的使用效果以及可用性進行研究以及分析，從而選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案，確保機電自動化控制系統(tǒng)的運行效能能夠達到最佳狀態(tài)。

3.2 數(shù)字濾波技術(shù)

該項技術(shù)的本質(zhì)便是在有效處理已經(jīng)采集到信號的前提下，通過數(shù)據(jù)運算，將最終的運算結(jié)果進行應(yīng)用，最終獲得所需的相關(guān)運行信號。數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用要求相關(guān)人員根據(jù)已經(jīng)采集到的信號狀況，科學(xué)地選擇濾波器。如果信號規(guī)模相對較大，可以選擇使用低通濾波器，反之可以選擇高通濾波器。在此之后，要根據(jù)目前機電自動化控制系統(tǒng)的運行狀況，科學(xué)地選擇相關(guān)設(shè)備。總體看來，系統(tǒng)的輸入輸出信號是整個濾波器選擇的核心因素，相關(guān)人員可以以此確定所需的設(shè)備類型以及參數(shù)。目前的機電自動化控制系統(tǒng)通常是以IR數(shù)字濾波技術(shù)作為核心技術(shù)，在系統(tǒng)輸入信號處于正弦狀態(tài)時，可以選擇使用低通濾波器，反之則可以選擇使用高通濾波器。

3.3 人機界面交互

在PLC技術(shù)應(yīng)用期間，人機交互是以最為常見的觸摸屏作為交互界面。目前PLC系統(tǒng)中能夠使用的觸摸屏類型變得更加豐富，人機界面形式是以圖形化編程以及編程語言為主。目前在PLC技術(shù)應(yīng)用期間，圖形化編程的應(yīng)用變得越發(fā)普遍，能夠通過圖形化編程的方法，保障用戶將輸入到程序中的代碼進行轉(zhuǎn)化處理，在屏幕上直接進行操作?；赑LC技術(shù)形成的人機交互界面變得更加多樣，可以在合理設(shè)計以及安裝的前提下，由管理人員針對機電設(shè)備自主進行管控。

4 機電自動化控制中的PLC技術(shù)應(yīng)用

4.1 用于開關(guān)控制

在機電自動化控制工作中，PLC技術(shù)的應(yīng)用并非單純局限在邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換控制模式，而是可以通過程序邏輯的靈活使用，以此對各項控制節(jié)點進行精細化、智能化的管理。PLC能夠在各種執(zhí)行任務(wù)的過程中，憑借其編程語言簡潔性以及編程操作的靈活性特征，針對之前形成的復(fù)雜控制邏輯進行轉(zhuǎn)化處理，使得系統(tǒng)中的功能模塊程序變得更加簡潔，這也代表在控制節(jié)點處理工作能夠有效避免因為控制器功能方面的限制而產(chǎn)生的性能問題。PLC技術(shù)能夠通過使用模擬量輸入以及數(shù)字量輸出兩種模塊，在機電自動化控制系統(tǒng)運行期間，實時搜集諸如溫濕度等方面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，根據(jù)外界環(huán)境以及生產(chǎn)要求下達控制指令，保障機電自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)τ谕饨绛h(huán)境的各項參數(shù)變化有著較高的敏感性，第一時間作出改變[4]。在機電自動化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)不僅能夠單純地針對物理開關(guān)進行控制，同時各項智能算法也能夠在實時收集并反饋數(shù)據(jù)結(jié)果的前提下，根據(jù)外界的環(huán)境變化進行自主調(diào)節(jié)。因為PLC技術(shù)在數(shù)據(jù)分析處理等方面有著明顯的能力優(yōu)勢，可以在系統(tǒng)的操作界面執(zhí)行各種較為簡潔且完善的指令，系統(tǒng)運行流程能夠基本處于正常狀態(tài)，各項節(jié)點的運行效率明顯提升。在機電化自動控制系統(tǒng)中，為了保證控制工作效果能夠達到最佳狀態(tài)，PLC技術(shù)通常會在整個系統(tǒng)架構(gòu)中進行集成使用，能夠與傳感器、執(zhí)行器等相關(guān)設(shè)備建立協(xié)同關(guān)系。

4.2 用于順序控制

在機電自動化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)同樣能夠在順序控制方面發(fā)揮相應(yīng)的作用，代表產(chǎn)品的生產(chǎn)過程有著明顯的協(xié)調(diào)性優(yōu)勢。在順序控制過程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用同樣需要與電氣設(shè)備的自動化系統(tǒng)建立聯(lián)系，又是以現(xiàn)場的傳感器、主戰(zhàn)層和遠程層作為核心組成部分，在編程以及各項功能模塊有機組合的前提下，電氣設(shè)備的PLC自動化控制系統(tǒng)能夠根據(jù)外界的環(huán)境變化，優(yōu)化已有功能模塊，進行遠程的順序控制，機電產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量能夠得到保障。在PLC技術(shù)應(yīng)用期間，相關(guān)人員針對現(xiàn)場傳感器、主站層以及遠程層合理進行調(diào)控以及分析，可以在實時搜集以及反饋相關(guān)數(shù)據(jù)的前提下，根據(jù)外界環(huán)境變化以及產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，主動調(diào)整控制指令，使得機電自動化控制系統(tǒng)能夠根據(jù)外界環(huán)境變化實時進行調(diào)整，其運行變得更加穩(wěn)定。

4.3 用于模擬量控制

隨著外界環(huán)境的變化以及運行時間的不斷延長，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的各種設(shè)備電流、電壓、溫度等參數(shù)也會出現(xiàn)明顯的變化。因為這些物理量正處于隨時變化的狀態(tài)，也被人們稱為模擬變量。在機電自動化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠通過使用現(xiàn)代化傳感器，針對模擬量這類外部信號實時進行采集以及分析?？紤]到控制系統(tǒng)只能夠針對數(shù)字量進行計算以及處理，可以借助PLC技術(shù)中的轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的數(shù)字量[5]。在系統(tǒng)后臺得到對應(yīng)的數(shù)字結(jié)果之后，可以通過轉(zhuǎn)換器再次將其轉(zhuǎn)化為模擬量進行輸出。從整個機電自動化控制系統(tǒng)的模擬量控制層面來看，控制效果必然會受到信號轉(zhuǎn)換速度以及內(nèi)容精度等多種因素的影響，因為PLC技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出了數(shù)字處理等方面的優(yōu)勢，可以在完成轉(zhuǎn)化之后進行數(shù)字的基礎(chǔ)加減乘除等運算，并且開方、浮點這類高級運算也能夠根據(jù)實際狀況自主運行，信號轉(zhuǎn)換的速度和精度能夠滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求，使得模擬量控制工作能夠達成預(yù)期的目標(biāo)。

4.4 用于變頻控制

在整個機電自動化控制系統(tǒng)中，變頻控制作為其中的核心組成部分，PLC技術(shù)能夠針對電機的運行狀況及時進行調(diào)控。變頻器通常會在輸送機的控制環(huán)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)的作用，根據(jù)外界環(huán)境以及生產(chǎn)要求變化精確進行調(diào)速，這也代表在生產(chǎn)期間輸送機的速度基本能夠處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。此外，在實踐操作的過程中，輸送機速度也需要根據(jù)外界環(huán)境變化進行調(diào)控，變頻器的使用能夠全面提高運行操作的便捷性。對射式光電開關(guān)作為一種較為常見的物塊檢測技術(shù)，通常也會在機電自動化控制系統(tǒng)中逐漸推廣，主要體現(xiàn)在裝卸以及輸送機這類設(shè)備中，能夠向檢測區(qū)域利用發(fā)射器發(fā)射對應(yīng)的光束。在光線被阻擋時，接收器會對產(chǎn)生的信號進行檢測。同時，企業(yè)需要對對射式光電開關(guān)進行調(diào)整以及優(yōu)化，如果檢測物體的透明度相對較差，則可以使用對射式光電開關(guān)進行檢測以及控制。

5 總結(jié)

現(xiàn)如今，在機電自動化控制系統(tǒng)運行期間，PLC技術(shù)憑借自身在可編程以及控制便捷等多方面的優(yōu)勢逐漸得到推廣和應(yīng)用，能夠有效屏蔽因為外界信號產(chǎn)生的各種干擾因素。同時，PLC技術(shù)也能夠與多種類型的I/O模塊進行兼容處理，可以根據(jù)外界環(huán)境的變化隨時進行升級以及調(diào)控。從機電自動化控制運行過程來看，PLC技術(shù)在應(yīng)用期間，抗干擾技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)以及人機交互界面變得越發(fā)完善，已經(jīng)在開關(guān)控制、順序控制、模擬量控制、變頻控制等多個環(huán)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)的作用。相關(guān)單位需要根據(jù)機電自動化控制的具體要求，選擇使用相應(yīng)的PLC技術(shù)，提高機電自動化控制的效果。

參考文獻：

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