机械电气控制装置中的PLC的应用探析

【摘 要】随着科学技术的发展，机电一体化技术已经越来越为人们所重视，而目前最为成熟的技术就是PLC。PLC技术已经被应用在各行各业，并且取得了很好的效果。本文将阐述机械电气控制系统发展的现状和趋势，并分析不同控制系统的适用领域，在此基础上探讨如何将PLC技术有效而合理地应用于机械电气控制系统中，希望能够对PLC技术在机械电气控制装置中的推广有所促进。

【关键词】PLC技术；机械电气控制装置；设计；应用

1.PLC技术概述

PLC是可编程序控制器（Programmable Logic Controller）的简称，其主要组成包括：中央处理器、存储设备、输入输出的接口电路、电源模块、功能模块、通信模块等。PLC具有可编程序的存储器，能够处理简单的信息，并且可以借助模拟式或者数字式的输入输出接口来达到控制各种机械的目的。可以这么说，PLC就是一台没有鼠标键盘的小型电脑而已。

PLC的集成程度高，换言之，其运行起来更为稳定，不像以往的机械电气控制装置容易受到外界的干扰而导致故障的发生。PLC的集成电路不仅缩小了装置的体积，更提高了整体的性能，对于机械生产的自动化有极大地促进。再者PLC技术的集成程度虽然高，但是使用起来却很简单，无论是使用还是调试都对人员没有太高的要求。

PLC的核心程序都是一样的，但是其配套的装置却有很多，使用者能够根据不同的需求来购买不同的装置组装出不同的系统。可以说在任何的产业的电气控制系统中都能够用到PLC技术。当然，PLC技术还能够结合其他的科学技术来满足不同的电气控制系统的需要，如：如今的PID（比例、积分、微分）控制器、DCS（分布式控制系统）、FCS（现场总线控制系统）与PLC技术都有密切的联系。

2.机械电气控制概述

2.1应用现状

随着现代科技的发展，各种计算机技术开始被应用于机械的控制之中，极大地提高了机械生产的效率和稳定性。90年代之前以微电子为基础的模拟信号主导的电子装置和自动化的仪表盘以及以计算机高速计算为主的I/O功能模板主导的大型控制系统为主导，而90年代之后现场总线技术的兴起则标志着现代计算机、现代通信、现代控制技术的有机合成。

PLC技术起源于70年代，最先应用于汽车的流水线制造之中，随着各项技术的发展，PLC技术作为一种综合体，其运算速度、处理速度、控制功能相较于以前都有了极大的提高，其一体化的程度在不断加深。如今，基于PLC技术的延伸技术FCS控制系统和DCS控制系统也已经初具规模。

DCS全称为集散型控制系统。其主要控制的是危险性的分散、管理和集中显示，是计算机科技、控制技术、通讯科技的集合体。通过计算机科技、控制技术、通讯科技的联合运用，生产现场能够与控制中心很好地联系起来，达到对于生产过程的实时监控。DCS的组成部分大致可以分为：控制系统、显示系统、通信系统，通信系统的作用是将控制系统跟显示系统有机结合起来。DCS设计的初衷是分散危险、收集信息，现代科技技术的发展很好地完成了这个要求。

FCS的全程是现场总线型控制系统。FCS是一种全数字的通讯技术，能够在生产设备和控制设备之间构建多向的网络，支持各种形式的数据传输。FCS是由最底层的infranet控制网、各控制节点和现场环境等几部分组成，构成贯穿于整个生产过程的控制网络，真正实现对于信息的实时采集、实时处理、实时显示，是当今工业自动化生产应用的最有效的控制系统。

2.2发展趋势

基于PLC技术的FCS控制系统是新一代的控制系统，相较于传统的PLC技术，FCS控制系统不仅突破了DCS的专用通信网络限制，其控制系统的分布更为广泛。应用于工厂中的FCS技术加强了生产车间与控制车间之间的联系。相信在不久的将来，基于PLC技术的控制系统将贯通于整个生产过程之中，结合智能传感、控制、计算机、数字通讯等尖端科技的PLC技术将被广泛应用于各种工业生产之中，让工厂的现代化生产更上一层楼。

3.PLC技术在机械电气控制装置中的应用

3.1确定应用类型

建设基于PLC技术的控制系统，首先要明确PLC技术类型，为了保证系统的有效运行，需要对于结合机械电气控制装置的生产要求、机械电气控制装置的整体情况以及经济因素来进行考虑。上文提到了DCS（分布式控制系统）和FCS（现场总线控制系统），FCS系统是目前主流的机械电气控制系统，FCS技术是在DCS技术上发展而来的，相较于DCS技术，FCS技术功能更多，能够适应多种场合的需要，而且其应用也并不复杂，在适当的学习之后就能够进行操作。PLC技术应用类型的确定是应该最先完成的工作，唯有决定了应用类型，才能够进行所需系统的原理图分析和安装等一系列的后续工作。

3.2原理图分析

在机械电气控制装置中应用PLC技术，首先需要对原理图进行分析，弄清楚到底需要组装出怎样的系统，需要实现怎样的功能。因此在应用之前，相关技术人员首先要对PLC系统中的原理图进行透彻的分析，对于容易出现错误的地方可以做出标志，以免在安装时出现错误。在系统构建完成之后要进行试运行，确保PLC系统的正常运行。

3.3 PLC系统的设计和选择

通信网络的布局设计和系统接地设计时PLC系统设计的两个组成部分。通信网络布局设计又可以细分为控制网络设计和传输网络设计。传输网络的合理设计能够保证各种数据能畅通无阻地传输到控制端，控制端反馈的信息也能够及时地传递到生产现场，以对生产进行精确的调节。而控制网络的合理设计则一般指的是多个主机控制的星型控制网络，心型控制网络能够在一个主机出现故障时迅速采用另一个主机进行控制，也可对数据进行备份，最大程度上保证系统的顺利运转。

系统接地设计的意义在于任何线路与地面连通时都会产生一定的干扰，这就导致在PLC系统的运行过程中存在着诸多的不稳定因素，而集中分散式电路则可以有效降低不稳定因素的影响。

4.小结

PLC技术是机电一体化的最杰出的产品之一，能够发挥多种功能，运用于各种机械电气控制装置之中，提高电气控制的自动化程度，有效提高生产的效率。当然，虽然如今的PLC技术已经足够成熟，但是它的发展仍未停止，相信随着科技的发展，在不久的将来还会有基于PLC技术的其他的机械电气控制系统诞生，为工业生产带来更大的促进。

【参考文献】