姚湘琳，楊 豐，顏秉超

（渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

電氣控制裝置的正常工作與PLC 技術(shù)息息相關(guān)，靈活應(yīng)用PLC 技術(shù)對(duì)于電氣控制裝置的研究與運(yùn)行具有決定性意義。因此，有必要根據(jù)PLC 技術(shù)的措施和分類，說明其在工業(yè)生產(chǎn)中的作用，分析PLC 技術(shù)常見應(yīng)用場景。

1 PLC 技術(shù)特點(diǎn)

（1）占用空間少。PLC 本身具有體積小、占用空間少等優(yōu)勢?；赑LC 技術(shù)建立的電氣控制裝置能夠快速節(jié)省空間資源與傳統(tǒng)高能耗資源的使用量。PLC 技術(shù)體系相對(duì)靈活，因此可以在外界環(huán)境不變情況下靈活更換電氣控制裝置的位置，秉承自動(dòng)控制理念實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控工作，推動(dòng)自動(dòng)化控制理念的不斷深入。

（2）抗干擾能力強(qiáng)。通常情況下基于PLC 技術(shù)能夠建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜的集成電路，且該類集成電路在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出較強(qiáng)的抗干擾能力。在合理控制干擾因素的同時(shí)，為技術(shù)人員操作電氣控制裝置提供便利條件。

（3）檢測方便。應(yīng)用PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置時(shí)，能夠快速發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的問題并快速上報(bào)技術(shù)人員。為技術(shù)人員判斷故障點(diǎn)、分析故障原因、建立全新方案創(chuàng)造契機(jī)。

2 PLC 技術(shù)分類

PLC 技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)控制方式的革新，在電氣裝置控制領(lǐng)域表現(xiàn)出更強(qiáng)的性能、控制力與競爭力。將PLC 技術(shù)與鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置等設(shè)施相結(jié)合，充分體現(xiàn)PLC 技術(shù)的優(yōu)勢。目前，常見的PLC 技術(shù)包括FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）和DCS（分散控制系統(tǒng)）兩種類型。

2.1 FCS

該系統(tǒng)本質(zhì)上屬于總線控制類型，是機(jī)械電氣裝置控制自動(dòng)化與規(guī)范化的重要保證，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出極高的使用價(jià)值。在FCS 內(nèi)置結(jié)構(gòu)中包括數(shù)量眾多的總線以及網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)。將FCS 應(yīng)用在機(jī)械電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，可以顯著提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及傳輸效率，對(duì)于提升生產(chǎn)過程執(zhí)行效率大有裨益。網(wǎng)絡(luò)通信在電氣控制裝置體系中的作用非常關(guān)鍵，利用FCS 能夠?qū)崿F(xiàn)更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及電氣裝置在一定范圍內(nèi)的革新。當(dāng)前正在推進(jìn)電氣控制裝置的智能化，合理利用FCS 對(duì)提升電氣裝置技術(shù)含量作用較大，方便工作人員以智能化方式控制管理鉆機(jī)機(jī)械設(shè)施，有效推動(dòng)全行業(yè)發(fā)展。

2.2 DCS

在DCS 中充分體現(xiàn)集散控制思想，與FCS 往往共同結(jié)合使用，也是PLC 技術(shù)在電氣控制裝置中的典型應(yīng)用。相比于FCS，DCS 在管理方式層面相對(duì)靈活，其工作原理充分體現(xiàn)分散與集中相結(jié)合的控制方式。使用DCS 的過程中，首先要分離裝置中的異常因素或危險(xiǎn)因素并重點(diǎn)布控，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控確定裝置的穩(wěn)定。DCS 的應(yīng)用效果還體現(xiàn)在保證機(jī)械電氣裝置控制狀態(tài)層面。通過合理控制機(jī)械電氣裝置工作狀態(tài)，使電氣控制裝置一直保持在高效穩(wěn)定的工作狀態(tài)。DCS 本身還承擔(dān)接收其他設(shè)施檢測數(shù)據(jù)的任務(wù)，監(jiān)測站點(diǎn)在成功監(jiān)測數(shù)據(jù)上報(bào)并傳輸數(shù)據(jù)，最終由DCS 接收。DCS 本身內(nèi)置強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，在接受大量監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)信息進(jìn)行管理并應(yīng)用，從而提升電氣控制裝置的工作穩(wěn)定性。在電氣控制裝置工作中難免會(huì)發(fā)生故障，結(jié)合DCS 實(shí)現(xiàn)故障位置的分類，通過對(duì)故障位置的設(shè)定或調(diào)整，達(dá)到資源配置最大化效果。

3 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)

在鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用PLC 技術(shù)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)完整的技術(shù)方案，為深入應(yīng)用PLC 技術(shù)奠定技術(shù)。在應(yīng)用設(shè)計(jì)方案前需要對(duì)其進(jìn)行細(xì)致研究與驗(yàn)證，保障技術(shù)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到理想應(yīng)用效果，充分發(fā)揮PLC 技術(shù)的現(xiàn)有價(jià)值。具體來講，主要包括確定技術(shù)類型、分析原理、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)等環(huán)節(jié)。

3.1 確定技術(shù)類型

在設(shè)計(jì)電氣控制裝置中首先選擇PLC 技術(shù)應(yīng)用類型，通過精準(zhǔn)的技術(shù)類型選擇實(shí)現(xiàn)電氣控制設(shè)計(jì)工作的良好開端。技術(shù)類型的確定要充分結(jié)合鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置的自身特性并樹立精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則，從而保證選擇的PLC 技術(shù)類型合理可靠。已知常見的PLC 技術(shù)類型包括FCS 和DCS，其中，F(xiàn)CS 在電氣控制裝置的設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出更好的性能，且本身具備相對(duì)完善的控制概念體系，F(xiàn)CS 技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單且工作原理清晰，技術(shù)應(yīng)用中安裝相對(duì)方便，起到降低技術(shù)應(yīng)用與裝置設(shè)計(jì)成本的效果。在使用FCS 技術(shù)的過程中應(yīng)秉承靈活應(yīng)用的理念，根據(jù)電氣控制裝置的運(yùn)行效果，靈活調(diào)整技術(shù)使用方案，保證技術(shù)的使用恰到好處。鉆機(jī)機(jī)械裝置本身具有環(huán)境復(fù)雜、不確定性因素多等復(fù)雜工作特征，因此選擇FCS 技術(shù)時(shí)需要充分考慮鉆機(jī)作業(yè)中理論上可能發(fā)生的所有意外或問題，并針對(duì)每種意外場景做深入研究，保證FCS 技術(shù)的選擇有理有據(jù)。

3.2 分析技術(shù)原理并設(shè)計(jì)原理圖

原理圖在PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)工作中發(fā)揮不可比擬的作用。技術(shù)人員在構(gòu)建PLC 技術(shù)原理圖的過程中，首先形成相對(duì)抽象的設(shè)計(jì)思路，并以專業(yè)圖紙的方式形象展示設(shè)計(jì)思路，以切實(shí)可見的圖形展示相對(duì)抽象且難以用語言表述的理論思維內(nèi)容。因此，原理圖本質(zhì)上是對(duì)抽象思維的形象化展示?；诰珳?zhǔn)的原理圖便于開展對(duì)設(shè)計(jì)思路的回溯和檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制裝置設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤與不足之處，并通過修正使設(shè)計(jì)原理精準(zhǔn)到位。

3.3 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)

在電氣控制裝置設(shè)計(jì)工作中，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，在整個(gè)設(shè)計(jì)工作中起到?jīng)Q定性作用。若控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，會(huì)對(duì)電氣控制裝置造成顯著影響。因此在設(shè)計(jì)鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置的過程中，需要明確控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)并嚴(yán)格把關(guān)每個(gè)環(huán)節(jié)，以設(shè)計(jì)高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的控制系統(tǒng)為目標(biāo)，對(duì)電氣控制裝置中每部分結(jié)構(gòu)的職責(zé)和功能都要了如指掌。同時(shí)，充分考慮每項(xiàng)環(huán)節(jié)中的實(shí)際需求，在設(shè)計(jì)每部分功能中需要秉承針對(duì)性原則，確保控制系統(tǒng)各部分功能完善并使得控制系統(tǒng)真正滿足使用要求。對(duì)各環(huán)節(jié)中功能的總結(jié)與整合也是必不可少的步驟，結(jié)合電氣控制裝置的實(shí)際結(jié)構(gòu)對(duì)每部分的功能與設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范整合，從而形成性能優(yōu)良且功能齊全的控制系統(tǒng)。

3.4 設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)

電氣控制裝置中的數(shù)據(jù)與指令傳輸依托通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此在建立電氣控制裝置過程中需要構(gòu)建高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，高質(zhì)量順利完成數(shù)據(jù)通信傳輸任務(wù)。鉆機(jī)機(jī)械控制裝置的智能化同樣通過通信網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)，完善的通信網(wǎng)絡(luò)可以顯著提升電氣控制裝置的智能化成分，以及機(jī)械設(shè)計(jì)中自動(dòng)控制理念。電氣控制裝置工作過程中需要開展必要的監(jiān)測工作，通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建則為技術(shù)人員監(jiān)測電氣控制裝置的運(yùn)行狀態(tài)提供便捷手段，從而保證電氣控制裝置能夠合理穩(wěn)定的長久運(yùn)行。因此，在電氣控制裝置設(shè)計(jì)中需要高度重視通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工作，充分考慮通信網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境以及實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)合理布局，保證構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)與電氣控制裝置的工作特性相吻合。在充分發(fā)揮電氣控制裝置基礎(chǔ)性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定準(zhǔn)確傳輸，有助于構(gòu)建電氣控制設(shè)置內(nèi)部的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)設(shè)計(jì)在PLC 技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮重要的作用，技術(shù)人員應(yīng)在充分分析并掌握機(jī)電設(shè)備工作性能與運(yùn)行狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備的參數(shù)以及工作環(huán)境選擇合適的機(jī)電設(shè)備，為建立科學(xué)合理的電氣控制裝置設(shè)計(jì)方案奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，增強(qiáng)電氣控制裝置方案的可操作性。技術(shù)人員在設(shè)計(jì)中要時(shí)刻關(guān)注機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)，在保證機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，確保設(shè)計(jì)方案有序推進(jìn)。

4 PLC 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

4.1 空氣壓縮機(jī)

對(duì)空氣壓縮機(jī)機(jī)械功能的控制充分利用到PLC 技術(shù)，在傳統(tǒng)的控制體系中主要采取單片機(jī)控制方法，由技術(shù)人員發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣壓縮機(jī)的控制。該控制方式操作相對(duì)繁瑣且執(zhí)行效率偏低，將PLC 技術(shù)應(yīng)用到空氣壓縮機(jī)控制體系，可以充分發(fā)揮PLC 技術(shù)在智能化層面的優(yōu)勢，改變傳統(tǒng)人工控制方式。對(duì)空氣壓縮機(jī)的控制通過自動(dòng)控制模式即可實(shí)現(xiàn)，顯著提升空氣壓縮機(jī)控制工作的快捷性和精準(zhǔn)性，是對(duì)傳統(tǒng)人工控制體系的根本性革新。技術(shù)人員只需要按照系統(tǒng)反饋的指令進(jìn)行必要的控制操作，減輕技術(shù)人員負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的作用。

4.2 開關(guān)邏輯

鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置的結(jié)構(gòu)中內(nèi)置大量開關(guān)，且開關(guān)設(shè)置與電氣控制裝置的運(yùn)行效果、運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。若開關(guān)工作不正常或狀態(tài)不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)電氣控制裝置的整體運(yùn)行造成不利影響，降低電氣控制裝置的使用效率。利用PLC 技術(shù)控制電氣控制裝置的開關(guān)邏輯，可以提升操作電氣控制裝置的簡易性與便捷性。技術(shù)人員通過發(fā)送信息化指令即可操作電氣控制裝置的開關(guān)邏輯，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制裝置的工作控制，有效控制機(jī)械生產(chǎn)過程。PLC 技術(shù)的應(yīng)用為技術(shù)人員操作開關(guān)提供了相對(duì)簡單的方式，機(jī)電設(shè)備在快速接收指令的基礎(chǔ)上快速應(yīng)對(duì)各種工作場景，顯著提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率和生產(chǎn)效率。PLC 技術(shù)的應(yīng)用顯著增強(qiáng)鉆機(jī)機(jī)械設(shè)備的精準(zhǔn)度，在高效使用電氣裝置的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制裝置的保護(hù)效果。

4.3 應(yīng)用舉例

以YZ-35D 型鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置為例，說明PLC 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。在該型號(hào)的鉆機(jī)機(jī)械設(shè)備中內(nèi)置專業(yè)的鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)內(nèi)核為SIMATICTI545 模板，包括鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)檢測、離心式砂石泵出水等分支系統(tǒng)。該類鉆機(jī)控制系統(tǒng)功能體系多樣化且適合較多工作場景。在結(jié)合使用PLC 技術(shù)的過程中，將信息化監(jiān)控模式應(yīng)用在YZ-35D 型鉆機(jī)機(jī)械設(shè)備中，進(jìn)而更好地發(fā)揮PLC 技術(shù)在控制領(lǐng)域的優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

PLC 技術(shù)在電氣控制裝置體系中的價(jià)值不言而喻。技術(shù)人員在設(shè)計(jì)鉆機(jī)機(jī)械電氣控制裝置的基礎(chǔ)上，要注意結(jié)合PLC 技術(shù)，將PLC 技術(shù)中的可行之處與電氣控制裝置的日常工作相結(jié)合，最大程度發(fā)揮其價(jià)值，提升電氣控制裝置的工作性能。