張愛(ài)英，王明清

（山東省淄博市工業(yè)學(xué)校，山東 淄博 255400）

0 引言

科技進(jìn)步使機(jī)電控制系統(tǒng)中涌入了更多先進(jìn)技術(shù)，其中，PLC技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為突出，作為一種可編程控制技術(shù)，其不僅性能強(qiáng)大，可操作性良好，還具有運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定的特點(diǎn)。當(dāng)前，各行各業(yè)均有PLC存在的身影，通過(guò)將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電控制系統(tǒng)中，能夠在優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有效完成數(shù)據(jù)調(diào)整以及分析工作，進(jìn)而保障控制系統(tǒng)運(yùn)行效果。

1 PLC技術(shù)概述

1.1 原理

PLC工作原理主要包括一個(gè)掃描周期，需要在嚴(yán)格控制速度基礎(chǔ)上，完成掃描周期。具體而言，進(jìn)入輸入采樣階段，工作人員應(yīng)借助PLC掃描技術(shù)，對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并統(tǒng)一將數(shù)據(jù)放入I/0地址符號(hào)中；進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段，工作人員應(yīng)根據(jù)掃描程序，完成數(shù)據(jù)邏輯計(jì)算；在計(jì)算完成后，工作人員應(yīng)在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中，完成數(shù)據(jù)刷新工作，在確定得到相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)后，即為工作流程順利完成。在這一過(guò)程中，掃描周期運(yùn)行速度將會(huì)直接影響CPU執(zhí)行指令執(zhí)行情況。

1.2 特點(diǎn)

PLC技術(shù)具備數(shù)字化模擬功能，操作具有較高的便利性，但是因?yàn)榧夹g(shù)有限，PLC技術(shù)研發(fā)存在一定的難度。但是近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展使PLC技術(shù)得到顯著發(fā)展。通過(guò)將其應(yīng)用在機(jī)電控制系統(tǒng)中，能夠有效簡(jiǎn)化操作流程，并且該技術(shù)對(duì)操作人員專(zhuān)業(yè)性要求較低，確保工作人員能夠順利上手完成各項(xiàng)工作。PLC技術(shù)能夠在不改變?cè)布O(shè)備的情況下，有效開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)試工作，能夠進(jìn)一步降低設(shè)備應(yīng)用成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，減少機(jī)電控制系統(tǒng)運(yùn)行成本。同時(shí)，PLC技術(shù)可為機(jī)電控制系統(tǒng)提供調(diào)試工作，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛在的異常情況，并進(jìn)行處理，確保機(jī)電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備相比，PLC技術(shù)具有性價(jià)比高的特點(diǎn)，并且因?yàn)樵摷夹g(shù)具有良好的集成性，借助內(nèi)外系統(tǒng)，可有效實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制功能。同時(shí)，該技術(shù)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，具有較高的靈活性，能夠有機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的平衡[1]。

2 機(jī)電控制系統(tǒng)下PLC技術(shù)應(yīng)用

2.1 應(yīng)用意義

2.1.1 有利于提升系統(tǒng)抗干擾能力

PCL技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并且可靠性良好，通過(guò)與機(jī)電控制系統(tǒng)相結(jié)合，能夠有效保障設(shè)備控制能力，在最大程度上降低設(shè)備受到的干擾影響，確保設(shè)備運(yùn)行效果。借助集成電路技術(shù)，PLC技術(shù)內(nèi)部電路穩(wěn)定性較高，與繼電器相比，PLC技術(shù)能夠減少接觸觸點(diǎn)的使用，可有效降低因?yàn)榻佑|觸點(diǎn)引發(fā)的故障問(wèn)題。同時(shí)，PLC技術(shù)硬件具有一定的自我檢測(cè)能力，能夠在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的潛在問(wèn)題，并發(fā)出警告，對(duì)問(wèn)題部件進(jìn)行記錄，并生成具體數(shù)據(jù)，便于工作人員進(jìn)行處理。另外，借助PLC技術(shù)軟件，并配合故障自斷程序，能夠有效提升機(jī)電設(shè)備自保能力，與傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)相比，具有顯著優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)一步提升設(shè)備抗干擾能力[2]。

2.1.2 有利于提升系統(tǒng)可操作性

對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)，在應(yīng)用PLC技術(shù)后，能夠在降低系統(tǒng)控制難度基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升系統(tǒng)可操作性。PLC接口相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也易被工作人員接收，其表達(dá)方式與繼電器電路圖基本一致，建立在有效邏輯運(yùn)算組合基礎(chǔ)上，可有效保障程序運(yùn)轉(zhuǎn)水平，進(jìn)而降低系統(tǒng)工作難度，在工作人員對(duì)編程知識(shí)了解較少的情況下，也能夠順利完成各項(xiàng)工作，為系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造諸多便利。并且結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展將會(huì)有效簡(jiǎn)化程序設(shè)置，并進(jìn)一步提升系統(tǒng)可操作性，確保各項(xiàng)復(fù)雜程序均能夠以自動(dòng)化方式完成操作，在降低工作人員工作難度以及工作量的同時(shí)，有效提升程序運(yùn)行精準(zhǔn)度。

2.1.3 有利于提升系統(tǒng)功能性

科學(xué)技術(shù)進(jìn)步使PLC出現(xiàn)了更多衍生產(chǎn)品，能夠進(jìn)一步滿足程序運(yùn)行需求。借助PLC技術(shù)，不僅能夠有效完成邏輯運(yùn)算程序，還可以有效提升數(shù)據(jù)運(yùn)算水平。近年來(lái)，行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)了諸多PLC運(yùn)算單元，通過(guò)有效應(yīng)用PLC運(yùn)算單元，能夠進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)指標(biāo)監(jiān)控水平，有效提升系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力，進(jìn)而有利于提高系統(tǒng)功能性。

2.2 PLC技術(shù)設(shè)計(jì)

2.2.1 硬件設(shè)計(jì)

工作人員應(yīng)以實(shí)際出發(fā)，有效保障PLC技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃工作科學(xué)性，進(jìn)而全面提升系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。在設(shè)計(jì)前，工作人員應(yīng)明確系統(tǒng)控制對(duì)象，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需求，在了解系統(tǒng)工藝流程的基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的任務(wù)目標(biāo)。在控制器設(shè)計(jì)方面，工作人員考慮到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇西門(mén)子PCL作為控制器。該部分設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要為伺服連接電路設(shè)計(jì)工作。借助驅(qū)動(dòng)器端口，能夠使主電路順利與電抗器相連接。經(jīng)端口連接，運(yùn)動(dòng)控制器可與驅(qū)動(dòng)器相連?？刂破髟O(shè)計(jì)電路包括以CPU為核心電路、輸入/輸出電路、通信接口電路、打印機(jī)接口電路、顯示電路、電源電路等。其中，以CPU為核心電路需要借助電磁閥通斷、電動(dòng)泵調(diào)速，完成相應(yīng)的控制以及管理工作。在電源設(shè)計(jì)方面，因?yàn)镻CL控制器運(yùn)行要求電壓應(yīng)處于較低狀態(tài)，但是該控制器外部控制部件需要處于強(qiáng)電狀態(tài)，這也會(huì)導(dǎo)致控制器受到一定的影響。因此，工作人員應(yīng)做好電源穩(wěn)定性控制，并為電源提供相應(yīng)的強(qiáng)弱電力供控制器[3]。另外，工作人員還要加強(qiáng)隔離工作，不僅將外部控制部件有效與供電電源相分離，還要將控制器電源與供電電源相分離，確保隔離有效性。本研究要求驅(qū)動(dòng)器電源電壓保持在12～24V。在其他硬件方面，借助傳感器，能夠使模擬量向電信號(hào)轉(zhuǎn)變，并利用變送器，完成數(shù)字量信號(hào)采集工作，以確保系統(tǒng)在接收到控制信號(hào)后，能夠順利發(fā)布機(jī)械動(dòng)作命令，使各項(xiàng)操作順利開(kāi)展。

2.2.2 軟件設(shè)計(jì)

在明確具體PLC控制器的基礎(chǔ)上，借助電路硬件設(shè)計(jì)，并配合相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)特殊運(yùn)算指令，能夠準(zhǔn)確完成系統(tǒng)程序編譯，并建立在有效硬件連線調(diào)試基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制。在這一過(guò)程中，經(jīng)軟件模塊化，做好子程序歸類(lèi)工作，并圍繞主機(jī)，對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行集成處理，在控制系統(tǒng)中模擬各子系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行驗(yàn)證[4]。

2.3 PLC技術(shù)應(yīng)用

2.3.1 硬件方面

因?yàn)闄C(jī)電控制系統(tǒng)涉及到多個(gè)方面，PLC技術(shù)用途也存在明顯不同，但是在設(shè)計(jì)思路方面基本一致，而這也有利于降低工作人員工作量，從而有效提升工作人員管理效率。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，PLC技術(shù)不僅對(duì)系統(tǒng)硬件要求嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境條件要求也較為明確，需要工作人員格外予以關(guān)注。具體而言，工作人員應(yīng)做好環(huán)境溫度控制工作，確保溫度適宜性，以免受到溫度過(guò)高影響，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行以及轉(zhuǎn)換速度不足，使PLC技術(shù)應(yīng)用效果受限。以硬件角度出發(fā)，在安裝PLC過(guò)程中，應(yīng)避開(kāi)發(fā)熱嚴(yán)重的元器件，以免影響PLC正常運(yùn)行。同時(shí)，安裝位置還要避開(kāi)陽(yáng)光直射區(qū)域，要求區(qū)域內(nèi)通風(fēng)良好。在控制柜溫度較高的情況下，工作人員應(yīng)借助強(qiáng)通風(fēng)設(shè)備，有效促進(jìn)控制箱溫度控制。同時(shí)，PLC應(yīng)遠(yuǎn)離具有腐蝕性的氣體，還要遠(yuǎn)離可燃性氣體，以免腐蝕PLC元器件，引發(fā)爆炸事故出現(xiàn)[5]。

2.3.2 軟件方面

正常而言，外部環(huán)境因素是客觀存在的，往往無(wú)法避免外部環(huán)境對(duì)PLC應(yīng)用的影響。因此，工作人員可以軟件著手，通過(guò)優(yōu)化PLC軟件功能，提高PLC技術(shù)配合度，在優(yōu)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，有效強(qiáng)化PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行能力。對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)而言，PLC技術(shù)應(yīng)用控制功能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即過(guò)程、邏輯控制。

針對(duì)過(guò)程控制，PLC監(jiān)控能力較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的全方位、實(shí)時(shí)性監(jiān)控，以溫濕度、流量作為監(jiān)控重點(diǎn)，可確保工作人員能夠隨時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，并確保各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)被控制在可控范圍內(nèi)。同時(shí)，借助1/0模擬控制器，能夠確保模擬量順利向數(shù)字量轉(zhuǎn)換，進(jìn)而使A/D逐漸變?yōu)镈/A，且建立在有效閉環(huán)控制基礎(chǔ)上，可確保模擬塊均得到有效控制。在上述工作完成后，PLC可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控工作，并實(shí)時(shí)性監(jiān)控各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題以及潛在風(fēng)險(xiǎn)，并通知相關(guān)工作人員進(jìn)行處理。該類(lèi)數(shù)據(jù)同樣可以用于日常維護(hù)使用，有利于促進(jìn)保養(yǎng)工作及時(shí)、有效開(kāi)展，確保各項(xiàng)內(nèi)部維護(hù)工作均能夠得到有效數(shù)據(jù)支持[6]。例如，在系統(tǒng)溫度過(guò)高的情況下借助強(qiáng)通風(fēng)裝置，能夠有效控制柜溫，確保溫度始終處于要求范圍內(nèi)，使PLC控制系統(tǒng)能夠得到有效保護(hù)。

針對(duì)邏輯控制，借助相關(guān)邏輯運(yùn)算符號(hào)，能夠有效完成電路邏輯運(yùn)算，且建立在有效電路串聯(lián)基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步結(jié)合并聯(lián)、觸點(diǎn)，作為繼電器的替代品，有利于提升邏輯組合控制水平，既能夠滿足定時(shí)控制需求，還能夠滿足順序控制需求，可提升線路可操作性，在整體上降低系統(tǒng)操作難度，使電路運(yùn)行時(shí)間得到最大化縮短，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部工作效率。同時(shí)，借助PLC技術(shù)，還能夠進(jìn)一步改善程序控制靈活性，使程序控制能夠結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行有效調(diào)整，有利于保障系統(tǒng)控制效果，并且在電路轉(zhuǎn)換過(guò)程中不需要重新對(duì)電路進(jìn)行啟動(dòng)、斷開(kāi)處理，在改變邏輯運(yùn)算組合基礎(chǔ)上，就可以啟動(dòng)、運(yùn)行維修程序系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行滿足，可確?？刂葡到y(tǒng)成熟化，優(yōu)化系統(tǒng)整體運(yùn)行水平。

2.4 有效性驗(yàn)證

本文進(jìn)一步對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)工作效率展開(kāi)分析，并完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為有效對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)與PLC機(jī)電控制系統(tǒng)管理效率，本文進(jìn)一步引進(jìn)第三方軟件負(fù)責(zé)系統(tǒng)，完成相應(yīng)的驗(yàn)證工作，確保驗(yàn)證準(zhǔn)確性。在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，因?yàn)闄C(jī)電控制系統(tǒng)不同，在控制方法方面也存在明顯的區(qū)別，為有效確保驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確性，工作人員需要統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)條件，并做好參數(shù)控制。其中，要求實(shí)驗(yàn)室溫度應(yīng)保持在20℃，電壓應(yīng)保持在24℃，共選取數(shù)據(jù)12個(gè)，需要進(jìn)行20～220次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)，系統(tǒng)管理效率在30%，而在應(yīng)用PLC機(jī)電控制系統(tǒng)，管理效率可達(dá)到60%～70%，管理效率提升顯著，可有效滿足現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)際需求。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)在機(jī)電控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，能夠有效提升機(jī)電設(shè)備管理效率，并且能夠在最大程度上滿足設(shè)備抗干擾需求，有利于確保系統(tǒng)運(yùn)行安全性以及穩(wěn)定性，可有效優(yōu)化機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量。同時(shí)，在實(shí)際使用過(guò)程中，工作人員應(yīng)將區(qū)域環(huán)境因素考慮在內(nèi)，以PLC技術(shù)原理出發(fā)，有效促進(jìn)PLC技術(shù)與機(jī)電控制系統(tǒng)相融合，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行效果。