PLC技术在钻机机械电气控制装置中的应用

彭瑞林

摘 要：PLC技术是一种先进的控制技术，在多个领域中都有着非常广泛的应用，其中不仅包含了计算机技术，还包括了电气自动化方面的相关知识，具有非常强大的功能。PLC技术可在钻机机械电气控制装置中应用，能够提升其控制能力，确保装置作用的充分发挥从而达到钻机节能、增效、提高可靠性的目的。文章结合PLC技术的概念和优点，对其在机械电气控制装置中的应用进行了分析和探讨。

关键词：PLC技术；机械电气控制装置；设计；钻机；应用

前言

科学技术的飞速发展，使得社会逐渐进入了信息化时代，电气化工程在发展过程中呈现出三个主要方向，即信息化、数字化和智能化。相对于传统机械电气控制装置中存在的可靠性差、后期维护频繁等问题，PLC技术具备更加明显的优势，虽然系统复杂，但是操作非常简单，对于操作人员的要求不高，而且具备良好的抗干扰能力，特别是可以使得本单位的GW系列大口径工程钻机机械电气控制装置的功能更加完善，推动设备的持续更新。

1 PLC技术的优势

PLC是对Programmable Logic Controller的简称，即可编程逻辑控制器，是指采用可以自主进行编程的存储器，对内部程序进行存储，从而执行逻辑运算、顺序控制、定时等面向用户的指令，也可以通过数字或者模拟式的输入输出，实现对各类机械设备及生产过程的有效控制，有效解决传统控制系统中存在的接线复杂、灵活性差、可靠性低以及能耗高等问题。

PLC技术有着非常明显的优势：一是体积小、质量轻，不会占据大量的空间，而且能耗极低，在实际应用中比较方便，可以根据实际需求，随时更换位置，有助于实现机械电气的有效融合，实现设备的自动化控制；二是应用范围广，PLC对于机械电气控制装置的体积并没有太多的要求，凭借其自身的逻辑思维能力，能够对各种问题进行解决；三是抗干扰能力强，通过大量的集成电路，能够有效抵抗各种干扰，提升机械电气控制装置的整体性能，进而推动机械工程的持续发展；四是自我检测功能，能够及时发现装置中存在的问题和故障，向工作人员发送报警信息，使得其能够了解故障产生的位置和原因，对其进行有效处理[1]。

2 PLC技术在机械电气控制装置中的应用

2.1 技术类型

将PLC技术应用在机械电气控制装置中，可以有效弥补传统机械电气装置在电气控制方面存在的不足，提升其应用水平和自动化控制性。从目前来看，在PLC技术在机械电气控制装置中的应用，包含两种不同的类型：

（1）FCS系统：FCS即现场总线控制，可以促进机械电气装置的自动化和智能化，具有良好的应用效果。FCS系统属于一种总线式、双向、多网络节点的数字化通信网络，能够为机械电气装置提供一个良好的网络环境，提升数据传输效率，对机械生产进行优化。简单来讲，在机械电气装置中，FCS系统的应用主要是提供一个良好的网络服务，使得装置能够在网络的支持下，实现自动化运行和智能化控制，提升其应用效果。

（2）DCS系统：DCS指集散型控制系统，与FCS一样，都是PLC技术在机械电气控制装置中的一种应用形式。DCS系统可以实现机械电气控制装置的分散式控制和集中式管理，对装置中的危险部分进行分离，实现良好的监督和控制。换言之，DCS系统的作用，是确保机械电气控制装置运行的高效性、稳定性和安全性。利用计算机技术，DCS系统能够对监测站和现场控制站的相关信息进行接收、处理和整合，使得控制装置能够保持一个良好的状态，在装置出现故障时，工作人员可以在第一时间获知，同时对故障部分进行分散，对装置进行调整，确保装置的正常运行[2]。

2.2 技术设计

设计工作是确保PLC技术在机械电气控制装置中应用的必要环节，只有通过合理有效的设计，得到切实可行的应用方案，才能够确保PLC技术在机械电气控制装置中作用的充分发挥。

（1）技术类型确定：对PLC技术的应用类型进行确定，是PLC技术在机械电气控制装置设计的首要工作，也是整个设计环节展开的基础和前提。为了保证PLC技术的有效应用，应该充分考虑机械电气控制装置的具体情况和应用需求，对技术类型进行合理选择。相比于DCS系统而言，FCS系统的适用性更强，具有功能多样、应用简单、安装方便、成本低廉等优点，可以根据实际需要进行调整。需要注意，PLC技术类型的确定是一项系统性的工作，必须经过全面深入的分析钻机在实际使用中会出现的各种可能性，确保选择的合理性。

（2）原理图分析：构建相应的原理图，可以将设计思想以图纸的方式体现出来，对整个设计进行清晰的展示，及时发现其中存在的不合理的部分，对设计进行调整。在基于PLC技术的机械电气控制装置中，需要关注的重点集中在主电路、控制电路、信号以及保护环节等，而在对原理图进行分析时，需要关注以上几个方面的内容，提升原理图的应用价值。

（3）控制系统设计：控制系统的设计是整个设计的关键环节，需要得到足够的重视。为了在有限的时间内，设计出最为合理的PLC控制系统，需要保证设计的严谨性和可靠性，以PLC控制系统各个功能的应用步骤，对其功能进行设计，然后将各个部分的设计组合在一起，构成一个完整的PLC控制系统[3]。

（4）通信网络设计（已在工程设备领域被广泛运用）：通信网络的设计能够确保信息数据的有效传输，是实现基于PLC技术的机械电气控制装置自动化和智能化的关键，也有利于对设备使用情况的有效监控，保障设备的安全和可靠使用。对于设计人员而言，通信网络的设计应该结合通信网络的整体环境，以及机械电气装置对网络的实际需求，确保设计的合理性，设计出科学有效的高层子网配置、中层子网配置，以及其他支持通信网络的子网配置。

2.3 技术应用

这里以本单位的GW系列大口径工程钻机中的GW20型钻机的钻进控制系统为例，对PLC技术的应用进行分析。本单位的GW20型钻机，选择采用SIMATICTI545模块为内核的钻进控制系统进行分析。该系统包括了多个子系统，如钻机运转监测系统、存储进尺系统、离心式砂石泵出水系统、PLN型立式泥浆泵注水系统等，可以对钻机进行运转、进尺、反循环排渣、存储及正循环压浆监测等。想要将PLC技术应用在如此复杂的系统中，需要以底层PLC控制结合上位机监控，通过相互组合，保证PLC控制功能的有效发挥。具体来讲，是在三个集控系统控制单元中，设置相应的PLC主机，以位于钻机上的PLC主机为中心机，连接其他两台PLC主机，并且两台主机相互独立，互不干涉。利用PLC主机，可以对各个系统的运行信息进行收集，并通过通信网络，传输到PLC主机中，通过主机对构成集控系统的所有子系统进行自动控制，实现钻机钻进全过程的自动化和智能化运行。

3 结束语

总而言之，在PLC技术中，集成了计算机技术、微电子技术和自动化技术，可以广泛应用于不同类型的电气控制系统中，实现系统控制的智能化和自动化，提升其应用效果，减少机械电气控制装置运行中的故障，保证装置运行的稳定性。对于相关技术人员而言，应该加强对PLC技术的深入研究，对技术进行创新和优化，确保PLC技术功能的充分发挥。

参考文献

[1]王岩.PLC技术在机械電气控制装置中的应用分析[J].硅谷，2014（7）：128-129.

[2]王文征，刘宗辉.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨[J].价值工程，2014（24）：27-28.

[3]常宇，刘瑞杰.有关PLC技术应用于机械电气控制装置的探究[J].黑龙江科技信息，2015（24）：135.