劉 娟 蘭帥領(lǐng)

開封大學(xué)，河南 開封 475004

PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析

劉 娟 蘭帥領(lǐng)

開封大學(xué)，河南 開封 475004

隨著人們?cè)跈C(jī)電一體化領(lǐng)域的實(shí)踐中不斷地豐富其理念，機(jī)電一體化在現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)生活中已經(jīng)扮演了不可或缺的角色。西方通過對(duì)PLC技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)歸納，對(duì)PLC如何在生產(chǎn)實(shí)踐中與機(jī)電一體化理論相聯(lián)系并處理具體的事務(wù)作專門的分析。

PLC；機(jī)電一體化；應(yīng)用

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，這種控制器同時(shí)具有存儲(chǔ)和計(jì)算兩個(gè)功能。運(yùn)用存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的程序來進(jìn)行邏輯運(yùn)算并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。由此可見PLC本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

1 PLC技術(shù)對(duì)于機(jī)械電氣控制裝置中的工作原理

1.1 原理圖分析

PLC技術(shù)是在原理圖的指揮下進(jìn)行工作的，對(duì)通過機(jī)械電器控制系統(tǒng)的工作的 PLC技術(shù)起著發(fā)號(hào)施令的作用。在對(duì)原理圖進(jìn)行分析之前必須要先對(duì)電路圖有深刻的理解，包括類似發(fā)動(dòng)機(jī)等基礎(chǔ)電路設(shè)備。而且一定要讓電路設(shè)備保持在供電充足的條件之下。

1.2 PLC技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起到的作用

PLC技術(shù)大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，可以說在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)無法脫離PLC技術(shù)來談?wù)摴I(yè)生產(chǎn)。PLC技術(shù)可以計(jì)算出機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中存在的一些漏洞，最大限度地減少工業(yè)生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的原材料的浪費(fèi)，更重要的是提高工人在生產(chǎn)實(shí)踐中的安全水平。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。近些年，PLC技術(shù)在不斷地發(fā)展中漸漸趨向智能化，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在機(jī)械生產(chǎn)過程中進(jìn)行設(shè)置調(diào)整，大大增強(qiáng)了生產(chǎn)過程中的靈活性，既節(jié)約了生產(chǎn)原料也通過提高生產(chǎn)效率而使得機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備擁有更長(zhǎng)的使用壽命。

1.3 PLC技術(shù)是如何對(duì)機(jī)械電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的

PLC技術(shù)是如何對(duì)機(jī)械電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的要通過兩個(gè)方面，一個(gè)是接地設(shè)計(jì)，另一個(gè)是通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，通信網(wǎng)絡(luò)使得機(jī)械設(shè)備之間進(jìn)行信息的交流與傳遞；控制網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)字或模擬式輸入控制各種類型的機(jī)械的生產(chǎn)過程。

2 案例分析

某工廠欲利用PLC技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的油氣壓縮機(jī)進(jìn)行改造。傳統(tǒng)的油氣壓縮機(jī)由于無法達(dá)到額定工況的運(yùn)轉(zhuǎn)速率導(dǎo)致無法維持在相對(duì)較高的負(fù)載率，并且壓縮機(jī)的流量和風(fēng)壓必須通過物理閥門手動(dòng)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致無法在機(jī)械運(yùn)行中做做到精確調(diào)節(jié)，操作難度巨大而且還會(huì)造成生產(chǎn)資料的大量浪費(fèi)。經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)通過PLC技術(shù)改造與輔助可大大提高生產(chǎn)效率，減少浪費(fèi)而且做到生產(chǎn)過程中的精確運(yùn)作。

對(duì)機(jī)械生產(chǎn)工藝的基本要求：兩臺(tái)壓縮機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中必須保持至少一臺(tái)壓縮機(jī)正常運(yùn)行；不能因?yàn)閴嚎s機(jī)的切換而停止機(jī)械運(yùn)作中斷；壓縮機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中出口壓力不能跌破預(yù)定數(shù)值；根據(jù)壓縮機(jī)目前的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與分析，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行一個(gè)大概的檢修。

2.1 PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制中的工作原理

工藝專業(yè)要求壓縮機(jī)的出口壓力不低于p1，而出口壓力的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為p2，△p=p2-p1值根據(jù)PLC內(nèi)PID功能模塊運(yùn)行PID計(jì)算，以此方程式來對(duì)變頻器進(jìn)行控制來影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使出口壓力維持在p1之上。當(dāng)p2＞p1時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)出口壓力高于預(yù)定值，需要對(duì)輸出頻率做相對(duì)應(yīng)地提高，通過加快電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速率的方式來提高風(fēng)壓。當(dāng)p2＜p1時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)出口壓力低于預(yù)定值，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速降低。通過連續(xù)地調(diào)整使p2與p1大致相等，使得現(xiàn)場(chǎng)壓力不會(huì)大幅度偏離設(shè)定出口壓力，使出口壓力保持穩(wěn)定。由于壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用，造成部件與部件之間的連接出現(xiàn)松動(dòng)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足造成大幅震動(dòng)，損壞機(jī)械內(nèi)部零件。利用PLC技術(shù)分析現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備震動(dòng)情況，可及時(shí)保養(yǎng)和維護(hù)機(jī)械設(shè)備，使機(jī)械設(shè)備的壽命大大延長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備的可靠性得到提高，減少因意外設(shè)備故障而導(dǎo)致的意外停產(chǎn)。

2.2 利用PLC技術(shù)改造機(jī)械電氣控制裝置后得到的效果

因?yàn)樵跈C(jī)械運(yùn)行過程中可以連續(xù)改變供電頻率，電壓由零慢慢提升到額定電壓的啟動(dòng)效果，最大程度上回避了電流與電網(wǎng)之間的對(duì)沖，大量節(jié)約用電，加快成本回收速率。因?yàn)椴捎昧薖LC技術(shù)，傳統(tǒng)的由手工操作的機(jī)械動(dòng)作系統(tǒng)被改造成了擁有邏輯閉環(huán)的自動(dòng)操作系統(tǒng)。機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性大大提升。接觸器、變頻器、PLC等元件可以在一臺(tái)控制柜的空間內(nèi)同時(shí)安裝，既可以就地操控也可以遠(yuǎn)程操控，操控方式的靈活性大大增加。系統(tǒng)的拓展性得以增加，可以擴(kuò)展更多的元件。

3 在機(jī)械電氣控制裝置中運(yùn)用PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。PLC將自動(dòng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，而并沒有在機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上做很大的改變，方便安裝與使

▲▲用，因此可行性較高。并且在電，氣控制系統(tǒng)的后續(xù)使用中可以對(duì)其做額外的優(yōu)化與升級(jí)，實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)向機(jī)電一體化轉(zhuǎn)變。其次是對(duì)于各種不同的電氣控制系統(tǒng)有相當(dāng)大的兼容性。PLC系統(tǒng)可以對(duì)各種不同的電氣控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和計(jì)算，最終使機(jī)械生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)代的機(jī)械工程要求使用不同的科學(xué)技術(shù)對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，而且PLC的高度兼容性可以滿足這一要求。同時(shí)PLC技術(shù)還有著超高的抗干擾能力。PLC所特有的在電路板上大量集成電路元件的技術(shù)可以有效地抵抗外來的信號(hào)干擾，使得操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制具有更好的穩(wěn)定性

4 PLC技術(shù)的技術(shù)類型

FCS系統(tǒng)：FCS（Focus Control System）集中式控制系統(tǒng)為機(jī)械電氣裝置自動(dòng)化和智能化提供技術(shù)支持。FCS本質(zhì)上是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，他在通信運(yùn)行中有雙向、多節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，它可以為機(jī)械電器裝置提供優(yōu)良的信息通訊環(huán)境。優(yōu)化機(jī)械生產(chǎn)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸效率有相當(dāng)大的提高作用。總而言之FCS的作用就是這機(jī)械電氣裝置中的系統(tǒng)應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，支持機(jī)械裝置的智能化控制和自動(dòng)化運(yùn)行，通過應(yīng)用效果的提升，增加機(jī)械運(yùn)行效率。

DCS系統(tǒng)：DCS（Distributed Control System）即分布式控制系統(tǒng)。與FCS的相同之處在于二者同樣都是PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣控制裝置中的應(yīng)用形式。對(duì)比于FCS，DCS系統(tǒng)在機(jī)械電氣控制裝置中既可現(xiàn)實(shí)分散式控制也可實(shí)現(xiàn)集中式管理，DCS可以將裝置中的危險(xiǎn)部分分離出來，可以對(duì)裝置進(jìn)行控制與監(jiān)督。DCS系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制站和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收有關(guān)信息，并整合和處理有關(guān)信息，使得控制裝置出現(xiàn)故障的時(shí)候立刻就可以將故障信息傳達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)的工作人員，在工作人員對(duì)控制裝置進(jìn)行維護(hù)之前，將故障部分進(jìn)行隔離，臨時(shí)自動(dòng)調(diào)整裝置，使裝置在故障狀態(tài)下仍可正常運(yùn)行。

技術(shù)設(shè)計(jì)：在機(jī)械電氣控制裝置運(yùn)行中，為了確保裝置中的PLC技術(shù)能夠充分發(fā)揮它的作用，我們通過對(duì)其必要環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。技術(shù)類型的設(shè)計(jì)，在為機(jī)械電器控制裝置進(jìn)行PLC技術(shù)應(yīng)用之前，先要確定PLC技術(shù)的類型，這也是全部設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)工作的前提和基礎(chǔ)。根據(jù)有關(guān)于機(jī)械電氣控制裝置的應(yīng)用需求和具體情況，合理選擇技術(shù)類型，使得PLC技術(shù)在應(yīng)用時(shí)更具穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

PLC技術(shù)的使用使得機(jī)械電氣控制裝置更加智能貨物自動(dòng)化，由于集成了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，不公僅有效控制了機(jī)械電氣控制裝置的故障發(fā)生頻率，同時(shí)也讓裝置的運(yùn)行更有效率。在PLC領(lǐng)域，我們應(yīng)該對(duì)其不斷地進(jìn)行深入研究，使得PLC技術(shù)在發(fā)展實(shí)踐中得到更多的創(chuàng)新的優(yōu)化，發(fā)揮PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制運(yùn)行中的潛力。

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[2]王均.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析山[J].東工業(yè)技術(shù) 2015,08(01):259-260.