关于PLC的机械设备电气自动化控制探讨

关于PLC的机械设备电气自动化控制探讨

李新冉  王婉璐   靳佩衡  陈松  宋腾  李炎锡

北方工程设计研究院有限公司    河北省石家庄市    050011

摘要：随着科学技术的飞速发展，工业自动化已成为现代工业生产的重要趋势。在这一背景下，PLC技术凭借其卓越的性能和广泛的应用范围，在机械设备电气自动化控制领域发挥着日益重要的作用。本文旨在深入探讨PLC技术在机械设备电气自动化控制中的应用，以期为相关领域的从业者提供参考。

关键词：PLC技术；机械设备；电气自动化；控制

引言

PLC技术采用“串行”的工作方式，通过扫描各个输入点数据并发送给输出点相应的信号和数据，实现对机械设备电气自动化控制的高效管理。PLC的硬件构成灵活多样，包括箱体式和模组式两种类型，且均属于总线式开放型结构，便于用户根据实际需要进行扩展与升级。
1PLC 技术特点分析

作为现代工业领域自动化发展中的核心技术之一，PLC 技术存在以下特点：①灵活可编程。在运行期间PLC 系统可采用程序控制方式工作，用户可借助专门编程软件对PLC 进行程序设计和逻辑控制编写。通过灵活可编程性使得控制系统根据具体需求进行定制化设计，以适应不同控制场景。②高可靠性。通常情况下，PLC 系统的构建涉及到数字化电子设备的应用，相比传统的继电器控制系统，在可靠性和稳定性等方面存在显著优势。同时，PLC 内部采用集成电路和专用芯片实现逻辑控制，通过对机械元件使用量的缩减来达到降低故障率的目的。③实时性强。PLC 系统的构建具备实时性高特征，能够快速响应输入信号的变化，进行逻辑运算和控制输出。PLC 系统中中央处理器的有效应用，可支持在毫秒级时间内完成逻辑运算，进一步提升控制系统的实时性和稳定性。④易于扩展。相较于其他系统而言，PLC 系统在扩展性方面存在优势，可根据控制需求灵活扩展输入、输出模块、通信模块等功能，实现系统功能不断增强和扩展。

2PLC技术在机械设备电气自动化控制中的应用

2.1开关量逻辑控制

PLC 技术具有较强的数据处理、逻辑运算以及智能化控制能力，可以根据用户需要进行定时、计数和顺序步进等多种控制，在机械电气控制装置开关量逻辑控制场景中的应用较多。同时，PLC 技术在应用过程中还可以对周围环境、装置的运行状态进行感知，在此基础上判断、调节开关量或者切换系统的控制方式，有助于提升机械电气控制装置自动化控制的适应能力和可靠性，降低了运行故障以及较大控制误差的发生概率。PLC 技术的应用可以实现对各种机械设备、装置开关的自动、智能控制，为工业生产提供极大便利，提升生产效率和产品质量。

2.2模拟量控制

机械电气控制装置在长期运行中，设备零件、部件等的温度、速度都会出现变化，其不仅会影响设备运行和生产，同时也可能会造成安全事故。PLC 技术的应用可以有效解决这种情况，其可以通过数字化转换模式转换模拟量，从而有效控制机械电气控制装置运行过程中的变量，有助于提升机械电气控制装置的运行效率，降低故障发生的概率。例如，在智能空调中应用PLC 技术，可以通过传感器等对室内温度进行感知并传送给用户程序进行判断，输出对应的控制指令，通过不断地重复操作，实现温度的自动化调节。

2.2 闭环控制

在机械设备电气自动化控制领域，PLC 技术的应用前景广阔。当下应用内容如下：启动模拟量闭环控制系统，由传感器采集现场监测的各项数据，温度、电流在内的参数被陆续读取，完成对模拟量输入与输出数据的观察、分析，从中获悉设备的运行状态，或超负荷、或满负荷，由此找出故障部位，挖掘故障缘由。若输入值与输出值偏差较大，就可通过下达控制指令进一步校正，目的是让机械设备电气自动化控制系统与预设目标保持一致，方可实现无误差跟踪，间接实现高精度控制，让控制更细致、更高效。例如，设备的各项闭环数据包括压力参数由动力泵完成持续采集，若采集的数值超过设定数值范围，就可以确定压力泵处于满负荷或超负荷状态，需要及时调整各项数值，让其数值保持在合规范围内，避免超温、过载等问题出现，以此完成设备及其功能的保护，避免控制目标难以达成。

2.3 逻辑控制

PLC 技术的自身优势在于逻辑控制、数据处理，让机械设备完成既定工作。传感器是机械设备运行不可或缺的要素，主要承担检测职责，也就是采集运行过程中的一切数据，也会结合生产实情而酌情调整控制细节，从而生产出更高品质的产品。智能控制若可以在PLC 编程逻辑控制科学、有效使用，便可以使控制更具稳定性、可靠性。例如，将智能控制技术应用于数控机床精加工，可对工件加工情况进行精准分析，然后对比设计数值，找出不足，通过调整使加工更精细、更符合要求，由此提高加工质量。

2.4 数据采集监控

PLC 控制系统实际应用过程中，依托多元化功能，可以更好地跟踪、监控整个生产过程，可以客观反馈现场环境，如监测情况、数据收集情况等。对现场的监测，主要依靠的是传感器装置对监测信号的持续采集，采集的监测信号涉及电流压力、设备温度、环境温度等。其中，数字信号不能直接被读取，而是要先转变为可读取的模拟信号；现场监测数据和系统运行状况皆在系统界面集中显示，会着重使用数字、图表，让数据集中呈现，便于现场工作人员通过对比、分析来了解更真实的生产、控制情况，且支持主观操控，只需工作人员触屏下达指令。与此同时，PLC 的故障自诊功能和自动报警功能不容忽视，若排查出故障，报警程序便会激活，报警信号由此发出，便于工作人员及时排查问题和解决故障。故障自诊断功能也可协助工作人员快速锁定故障区域和排查故障缘由，从而采取更有效的应对手段，如为避免故障进一步扩大而自动停机、断开故障连接等。

3PLC 技术在机械设备电气自动化控制中的发展趋势

得益于我国科学技术的创新发展，未来设备自动化控制中PLC 技术的应用，可迎来广阔的发展前景，具体表现为：一是智能化与互联网+的实现。未来PLC 技术呈现出智能化的发展态势，基于对人工智能、大数据分析等技术的集成应用，可实现对机械设备的智能化控制和优化管理。同时，以PLC 技术与互联网+深度融合为前提，可为设备远程监控、故障诊断、预测性维护等功能的优化提供技术支持，确保设备运行效率和可靠性得以显著提升。二是高可靠性与安全性。即PLC 技术应用更加注重系统的可靠性和安全性，结合对先进硬件设计和软件算法的应用，可在提高系统稳定性和抗干扰能力的同时，为设备长时间稳定运行提供保障，通过加强设备安全保护来规避事故风险。三是网络化与集成化。未来机械设备中网络化与集成化已然是主要趋势，其PLC 系统的构建强调与其他设备和系统进行互联互通，实现设备之间的数据共享和信息交换，构建设备全面集成和协同工作模式。四是节能环保与可持续发展。随着节能环保理念的持续落实，PLC 技术在设备自动化控制中的应用，需重视对可持续发展与节能环保的融合，可在运行期间对设备能耗进行有效管控，并达成降低消耗、减少碳排放目标。

结束语

综上所述，PLC技术在机械设备电气自动化控制领域具有广泛的应用前景和重要的战略意义，不仅提高了生产过程的自动化程度和智能化水平，还降低了企业的运营成本，提升了产品质量和市场竞争力。随着科技的不断进步和工业自动化的深入发展，PLC技术将继续发挥其独特优势，为机械设备电气自动化控制领域带来更多的创新和突破。

参考文献

[1]张俊青.PLC技术在机械电气自动化控制中的应用探索[J].中国机械,2023,(21):74-77.

[2]陆顺高.基于PLC的机械设备电气自动化控制研究[J].造纸装备及材料,2023,52(01):32-34.

[3]宋阳.PLC技术在机械电气自动化控制中的应用[J].造纸装备及材料,2022,51(11):43-45.

[4]姚佳兴.基于PLC的机械设备电气自动化控制分析[J].中国设备工程,2022,(09):137-139.