PLC技术在机械电气控制装置中的应用探究

河海大学远程与继续教育机电一体化技术专业毕业论文PLC技术在机械电气控制装置中的应用探究引言自动化技术在我国工业发展领域起着非常重要的作用，我国开始实行自动化技术是在1990年，这么多年的发展已经实现了初步的突破，在此期间已经将控制系统做出了全方位的优化。在现场生产环节可以结合计算机控制技术以及通讯技术提升了控制的精准性。在此期间使用到了高速计算机技术，所以会带来控制系统全方位的升级，另一方面也结合了微电子技术，通过模拟信号将以往的机械仪表盘转化成自动化的仪表盘显示装置在电子装置领域也出现了快速的升级，最终推动了第3次自动化技术的改革，可以看作是技术层面上的升级。然而社会也在不断变动，在工业生产领域控制系统是最核心的部分，因此可以提升控制系统的整体性能，强化实用性才能为人们的生产生活带来更好的技术支撑，由此推动了PLC自动化控制技术的发展。这种可编程控制器在工厂领域被人们广泛使用，但是最早应用在汽车工业领域，并且在1970年开始初步应用。经过20多年的研究和实验，在控制能力和处理速度方面也有了巨大的飞跃，在1990年以后，我国的电气控制行业开始通过可编程控制器促进效率的改变，特别是我国经济不断发展，对于工业品的需求也开始增长，因此在生产领域必须通过快速的生产方法才能满足市场需求，在此背景下具体研究了PLC技术的控制系统。比如DCS系统、PID回路控制系统成为了众多工厂的选择。分析PLC技术的本质可以将它看作是开放式的控制体系，并且具有较多的创新点，该技术包含多种先进的技术类型，比如计算机数字通讯、智能传感控制技术等，将该技术应用到机械电气控制行业极大的促进了该行业的发展，也让我国的机械电气控制技术有了质的飞跃，最终实现了信息化的升级。一、相关理论概述（一）PLC技术概述PLC技术的全称叫做可编程序控制器，在多个领域有着广泛的应用，比如存储器CPU等设备，但是在使用期间需要结合电源才能够实现对应的功能，在该项技术当中针对CPU展开设计是最为核心的内容。在CPU的协调下可以将现场的内容进行处理，提前设置扫描装置，将编程器当中的用户数据和程序内容提前存储，然后根据系统的操作对用户信息进行转换。通过电源来控制系统的运行状况，系统内部也能实现工作状态的检查，并且对相关的指令和语法进行测试。在存储器装置设计的过程当中，需要通过多种电子化模块实现对应的功能信息存储和转移，都在系统程序功能内部执行，部分用户无法实现数据的读取，因此也要使用编程器才能将数据提取或者传输进去。在使用PLC计数期间，往往需要搭配其他领域的技术，比如计算机自动化等，这些技术辅助PLC系统的应用能够让程序存储大量的数据信息从而对机械生产进行掌控，可见PLC有的众多的优势，具体有以下几个方面：（1）可以实现机电完美融合，使用PLC设备在多个领域能够表现出便捷的优势，在安装过程当中，通过简单的安装就能实现对应的功能，特别是自动化系统连接到计算机系统，就能有效的提升系统管控的效率，同时PLC设备在编程期间通过简单的语句和架构图可以更好的阐释各项功能之间的关系。（2）拥有的抗干扰功能强大。在以往机械电气控制的过程当中，经常会受到多种因素的妨碍，因此会导致机械电气控制效果较差，通过使用PLC技术能够有效的提升抗干扰的能力，同时在系统当中也会涉及到多种电路模块，但是系统内部会自带隔离功能，因此有着很强的抗干扰特性。（3）应用范围较广，特别是电气系统当中都可以使用PLC技术，在多个工业领域经常会看到P2C技术的使用身影，在机械生产环节能够对现有的数据进行处理，在电气系统当中都有着良好的兼容性，能在工厂生产期间可以提升机械生产的效率。另一方面PLC技术能够和其他类型的技术进行融合，提升了电气化控制的程度。（4）在系统运行过程当中可以实现内部检测，机械系统运行期间往往存在较多安全隐患，使用PLC技术能够在系统进行自我测试发现问题能够及时报警。使用者在使用期间通过PLC技术就能有效的检查故障产生的原因，并且提前做出维护计划，这样能确保机械系统稳定运行。（二）机械电气控制装置概述计算机技术在当前时代有了深远的发展，并且这项技术应用到工业生产领域，从而催生了较多的新型工业化生产模式，在工因此科学技术有效地带动了工业，因此科学技术有效的带动了工业生产的机械电气化程度，将现有的新型技术结合到机械电气控制装置，可以对当前控制体系进行优化为企业生产带来更好的条件。在机械控制装置中加入电气化操控需要引入电气设备，这样可以实现二次控制回路，将设备连通电源之后，使用高压以及大电流就能实现系统的自我控制，特别是在机械电气设备运行时，能够有效地检测出生产的故障，提前对系统作出有效的维护，确保系统平稳运行。对使用者而言，通过机械电气化控制可以提升控制的精准性，同时也提升了系统的安全性能。（三）PLC技术在机械电气控制装置中的意义1.有助于提升工作便利性传统的机械电气控制装置需要工作人员进行手工的操作，存在着效率低下的问题，而使用PLC技术可以设置相应的程序，通过可编程语言就能实现对应的功能，然后结合到电气控制装置，能够有效地实现系统的自动化运行，并且在该平台上可以开发出各种个性化的控制功能，让装置能够便利地被人们使用与传统的机械电气控制系统进行对比，双方有着巨大的差异性，使用了PLC技术，在较好的便利性在操作时能够实现快速的修改有效的提升了操作的效率，同时也能节约人员的工作量，在系统内部也能实现多元化的控制功能，对于企业想要实现精细化管理有着非常重要的促进作用。2.有助于提升自动化水平在机械电气控制领域融入PLC控制技术，可以有效的带动企业生产的自动化水平。对企业而言，可以提升现有的自动化运行效率，加快企业的生产进度扩展企业的发展规模。以往的机械电气控制模式并不灵活，需要大量人工进行辅助，在代码设置方面较为繁琐。然而使用了PLC控制技术，能够提升编码设置的灵活性和高效性，同时也降低了控制的难度，在系统内部能够实现完全自动化的运行，在PLC技术应用期间包含了多种模块，比如数据传输、数据收集、数据交互以及顺序控制等，这些模块之间通过互联网平台能够实现数据的处理和传输，同时还能对现有的图形数据展开处理，将结果更加直观的输出提升结果的直观性，因此工作人员根据最终的结果，就可以做出更好的判断。另外使用PLC技术能够有效的对系统展开自动查找，特别是关键性节点的数据，如果出现异常或者故障，在系统内部就能实现自动检测，从而提升了系统的安全性，在运行方面也能够确保系统更加可靠，从而提前规避系统运行的风险，对企业而言可以节约生产成本。使用PLC技术还可以和企业内部的ERP系统实现信息的交互传输各种类型的数据信息都能实现共享，促进了企业内部信息化的融合，在系统功能方面能够实现更加强大的扩展。同时也能针对现有的数据展开自动化的分析，生产运行环节出现了问题，系统会自动进行报警提醒工作人员进行处置。3.有助于提升装置的运行效果应用传统的机械电气控制装置往往会造成多种问题，因为以往的工作模式需要设置大量的开关逻辑，因此在效果方面并不能达到理想状态，装置运行经常会出现各种各样的问题，现有的各种变量并不能及时的把控，所以无法预知系统运行的错误，即使系统出现了问题也不能及时有效的作出调整，这些都会影响装置的运行效率。通过使用PLC技术可以有效的提升开关逻辑控制的工作效率，特别是通过自动化模拟就可以实现更好的应用，对系统内部的关键节点信息进行预测和分析，这样就能合理的把控多种变量信息融入了智能化检测的技术，这种观点方式才具备更好的针对性，另一方面能够对系统的运行进行监测，及时发现系统运行的故障有效的提升了系统的可靠性，所以运行效果有了质的飞跃。二、PLC技术的主要控制类型（一）DCS系统在系统内部通过微处理器可以实现多种集中、分散的控制，这种系统类型就叫做DCS系统，系统可以通过集中或分散的控制模式实现对系统的精准操控，是新时期仪表控制系统的典型代表。使用这种系统在内部能够实现综合调控，提升系统管理的效率，并且这种模式可以精准的操作机械，电气控制装置结合了大量的计算机技术在现场和监测站都能有效的发挥出作用。常见的电气控制装置就经常会使用到DCS系统，在内部可以将各种功能集中有效的管理，特别是分散的机械电气控制装置，都可以通过该系统实现集中管理。在系统当中也能及时发现潜在的风险，及时的将风险隔离在外确保系统能够安全运行应用。DCS系统可以有效的提升电气控制装置的安全性以及稳定性，该系统内部可以实时收集现场的信息，然后对各种信息类型展开整合，确保系统能够正常可控，在此期间系统当中出现故障也能被及时发现，DCS系统会将故障信息作出搜集整理，然后自动作出调整提升了系统运行的平稳性。（二）FCS系统在系统内部使用信息技术以及通信网络共同组成了总线控制系统，可以实现对机械电气装置的整体把控，这种系统也被称作FCS系统。在机械电气装置领域这种系统也有一定的使用范围，但是需要对现有的网络环境进行优化，因此必须确确保FCS系统的网络传输环境，通过该系统能够实现信息的双向传播，对对网络环境当中可以实机械电气控制的信息传输。在系统内部依赖于现有的数字通讯环境，才能提升机械电气装置的生产力。通过该系统可以带动企业内部的智能化生产服务水平，再涉及到电气生产项目时，可以完全执行自动化的操作，对装置而言能够带来良好的效果。另外使用该系统结合大量的应用程序，能够实现多种控制单元，在生产领域实现多元化控制，进一步的优化了现有的生产效率。从未来发展的角度进行分析FCS系统可以实现理想化的操作，特别是多项多节点数字通讯等功能，特别适合机械电气系统的高集中度运行环境。确保机械电气系统的完整性，对工业企业有着良好的推动效果。同时该系统也对网络的适应性较高，在多个环节都能适应生产环境，工作人员可以使用提前设置好的控制装置实现自动化的操作。三PLC技术在机械电气控制装置中的应用分析（一）应用于DCS系统DCS系统内部通过微处理器可以实现多种集中、分散的控制，可以提升现有系统的操控性，能在当前阶段属于创新型的仪表控制系统，对于系统而言，能够有效的实现多种信息处理，综合协调和分散治理能力较强。电气控制装置结合了大量的计算机技术在现场和监测站都能有效的发挥出作用。DCS在系统当中也能及时发现潜在的风险，及时的将风险隔离在外确保系统能够安全运行应用。DCS系统可以有效的提升电气控制装置的安全性以及稳定性，然后对各种信息类型展开整合，确保系统能够正常可控，在此期间系统当中出现故障也能被及时发现，通过自动化的处理能够避免程序运行的故障，确保系统可以正常运转，因此使用该类型的PLC技术，在机械电气控制方面能够提升企业的运行效率，从而带动生产安全性的提升。（二）应用于运行内燃机车在内燃汽车的应用领域，各项指标通常会出现多种变动，但是必须要合理控制指数的变动范围，如果超出了安全水平，必然会导致安全隐患，系统运行期间受到干扰因素较多，如果没有进行及时的把控，必然会导致运行指数出现较大的差异，会给系统运行造成严重的安全风险，在内燃机车运行期间可以使用PLC技术，可以将系统运行的多个环节进行详细的分析和统计，这样有利于提升操作人员操作的精准性，从而确保系统的安全。PLC技术对内燃机应用进行控制，期间往往需要依赖于内部的传动箱涡轮输出液压力才能实现精准的控制。在油路管理方面通过改变油路的运行状况，实现对内燃机运行状态的调整，所以水温油压等标准参数必须要严格按照预定的目标运行，这样才能提升内燃机车的安全运行水平。（三）应用于基本控制系统在使用PLC技术期间，需要通过多种步骤来完成基本控制系统的组件，首先需要设计出配合实际的应用方案，确保基本控制系统与PLC技术能够融合在一起，另外也要考虑到影响基本控制系统运行的多种因素，结合现有的PLC技术内容进行调整。特别是设备型号、通信状况、电气设备、PLC技术指标等都具有较大的差异性，围绕着这些内容对现有的设计方案进行设计，对工作人员和设计人员要求较高，需要及时的查找修正，这样才能提升PLC技术应用的规范性出图纸设计的问题，存在不合理的地方要加修改，这样才能在设计之初确保后期的应用效果。（四）应用于集成控制系统在集成控制系统领域也需要使用PLC控制系统的部分功能，满足电气控制的需求，可以将设备类型划分成两种，一种是PLC中央系统以及其他设备。机械电气控制装置运行的过程当中，要对PLC中央系统和其他的电气设备作出相应的要求，所以在设计之初就必须按照中央结构展开设计，特别是计算控制系统，也属于中央结构设计的类型，所以在生产流程时必须要对应简单的结构，然而简单的生产流程和结构在实际应用当中也会存在较多的问题，不同的设备之间处于较强的联系，如果其中一个设备出现故障，就会影响整个集成系统控制的安全性，严重情况下会导致系统出现瘫痪失灵，此时必须对整个系统进行全面的维修，才能完整的修复故障，但是会消耗大量的时间和精力。（五）应用于逻辑开关的设置在机械电气设备控制领域，需要利用开关量之间的逻辑关系才能实现功能的转换，PLC技术应用到任何系统都需要使用逻辑开关的设置，这也是PLC技术的重要特征，因此在PLC应用设备期间，需要对继电器系统进行更换，特别是在电气设备生产线和机床环节都需要进行征集。与传统的控制系统进行比较PLC技术不会受到某一部分的限制，在PLC系统当中可以对各种模块进行分析和设置，这样能够确保机械电气设备的开关量满足每一个模块的使用需求，最终促进产线的开关量合理布局。（六）应用于故障排查系统在系统故障排查方面，PLC技术也有着重要的应用。机械电气设备装置使用的PLC技术可以对系统内部的运行状况实现实时的监督，运行的数据会传送给后台的操作部门，操作部门会分析反馈数据信息从而分析故障的原因，特别是机械电气设备经常会出现各种故障，通系统能够及时发现故障产生的部位，并且PLC系统发出报警之后，有利于管理人员迅速解决问题。（七）应用于生产变量的控制在生产环节需要对各种生产变量实现有效的控制，特别是涉及到关键技术环节，需要将每一个模拟量进行掌控，机械电气设备在使用期间具有的变量会对生产造成影响，如果出现了问题就会导致生产效率和质量下降，所以在生产期间必须要对生产变量进行合理有效的把控，但是生产线涉及到的变量较多，依靠现有的工作人员无法掌握变量产生的状况，因此可以使用PLC技术来弥补缺陷，使用该技术能够对生产变量进行合理的把控，确保这些变量处于可控范围。四、PLC技术在机械电气控制装置中应用措施重视PLC技术的应用类型，在管理层面也要正确认识到该项技术的潜力，因此必须要围绕着该项技术做出相应的研究才能提升应用水平，具体有以下几个方面的建议：（一）遵循科学化的工作原则即时应用涉及到多种技术指标，因此要按照科学化的工作原则，严格使用PLC技术标准。首先要分析机械电气控制装置的类型和实际运行需求，才能给出对应的设计方案，确保相关的技术标准满足设计需求，另一方面也要考虑到技术应用的有效性，才能推动装置的落实。其次，设计方案完成以后必须要进行审核，让专业化的工作人员对方案的细节进行讨论，提前找出设计的隐患才能提升系统的质量。当计完成之后审核无误需要通过小范围的试用，这样有利于及早发现问题，在当前时期就能找到对应的解决方案，在后期的应用期间才能确保应用效果。最后也要确保PLC技术应用和机械电气设备控制装置能够实现完美的融合，围绕着原理图进行分析可以规避这种问题。（二）明确PLC技术的应用类型在选择对应的技术类型时，必须要考虑到当前运行的状况，只有选择了适合的技术方案，才能确保机械电气控制装置能够有效的运行，当前时期我国的机械电气控制装置普遍采用了DSC和FCS两种系统。两种类型各有优势，其中DSC属于分散控制系统，可以对系统实现有效的整合，将分散的管理工作统一起来提升协调管理工作的效率。同时结合计算机设备建立现场监测站，这样才能加强机械电气控制装置的整合程度，确保系统能够有效运行，对现有的安全问题可以及时排查。另一方面FCS技术属于现场总线控制技术，需要利用当前的网络通信功能让PLC技术和网络信息技术融合在一起，但是必须要确保良好的运行环境，在使用期间能够利用种网点提升数据传输的通道双向性的传输特点有利于提升现有的自动化水平。（三）做好相关系统的设计工作使用机械电气控制装置，结合PLC技术必须要重视应用的有效性，要想达到这些目的，需要通过多种手段来确保系统的完善性，在设计期间就要做好对应的统计工作，首先设计对应的原理图，必须严格按照电气控制装置的类型，PLC需求制定出合理的原理图，这样有利于将各项内容完整的展现出来。根据内容展开可行性分析，寻找设计图纸当中的问题作出对应的改进，使用PLC技术要重点考虑电路系统设计保护系统的设计以及控制系统的稳定性。其次也要重视控制系统的设计，特别是在PLC技术当中，控制系统是最为核心的重点对运行原理和应用功能实现操控。只有将各项功能进行整合，才能将分散的设计整合到一起，最终形成有效的PLC控制架构。最后在通信网络系统设计期间也要提升PLC技术的应用程度，因此要强化通讯网络系统的设计工作，提升信息传输的可靠性。（四）强化开关量逻辑、模拟量控制的力度使用PLC技术可以提升机械电气控制系统的稳定性和可靠性，在我国工业领域各项技术也有着广泛的应用，特别是在机械电气控制装置当中开始重视PLC技术的优化升级，通过该项技术可以提升各项功能的完整性，特别是在开关量逻辑控制领域，利用PLC技术的逻辑控制特点工出对应的优化传统的继电器内部控制技术形式，已经不能满足当前时代的需求，而使用PLC技术可以按照电路顺序执行逻辑工作，对系统而言可以提升运行的效率，同时也要注重开关量逻辑控制，但是也要做出合理的把控不能只侧重于某台设备，而是需要将该开关逻辑控制方法使用到所有的生产线环节，确保生产环节能够处于有效的监控范围，这样才能有效的利用装置运行的价值，为工业生产带来更好的推动力。但是在进行模拟量控制期间需要重视变量的控制，通过以往的控制形式，结合PLC技术进行分析和判断，最终在系统内部形成模拟控制量建立起数字化管理的机制，这种管理工作能够提升生产环节的质量。

结论通过以上内容可以看出PLC技术在机械电气控制领域能够产生非常重要的影响，该系统融合了自动化技术和计算机技术，能够提升机械电气设备和生产线的稳定性，所以该项技术具备的优势较多，在机械电气领域有着非常重要的地位。所以在实践的过程中需要加强对PLC技术的深入研究，对性能展开不断的优化，才能推动工业的持续稳定发展。

致谢

参考文献[1]钟磊.工程机械电气控制系统故障研究[J].内燃机与配件，2022（01）：79-81.化，202