PLC在电气机械控制中的应用探究

李庭贵 王莉

摘 要：随着电气自动化设备在制造业领域的普及，电气自动化设备开始不断进行技术迭代，不断更换新型控制方式以实现电子程序和机械运行的良好结合。其中，PLC技术因为其优良的技术特点和多元的应用方向，被广泛使用在电气自动化设备的技术更新中。PLC技术开始在电气机械控制中发挥重要作用。PLC技术是一种指令发送技术，可被理解为可编程逻辑控制器。PLC技术的应用可以降低企业的资金成本和人工成本，提升机械的自动化运行过程的稳定性，提升电气机械控制程序的可靠性。本文主要叙述了PLC技术的概念和技术特征，PLC技术在电气机械控制应用中的优势，探讨了PLC技术在电气机械控制方面的实际应用。

关键词：PLC;电气设备;机械控制;应用探究

引言

随着我国对中高端工业化进程的加速推动，我国电气设备的自动化水平快步提高，PLC技术被广泛应用于电气设备的控制程序，被用来提高电气设备的智能化水平，提高电气机械的运行效果，促进电气机械的自我纠察。PLC技术的推广和使用促进了我国的电气机械行业的发展，使电气机械能被更广泛适用于工业产业、农业产业甚至是部分服务产业。PLC技术可以优化电子控制程序，方便电子程序的自我纠错，便利电气设备的自动运营，提升电气机械的运行效率。所以，探讨PLC技术在电气机械控制领域的应用具有重要的理论价值和商业价值。

1.PLC技术在电气机械控制应用中的内涵

1.1PLC技术的定义

PLC技术在电气机械控制领域中的使用内涵就是工作人员根据机械运行的目的，在电气机械控制系统中输入特定指令，控制机械设备的运行的技术。特定的指令集会被输送到电气设备的中央处理器之中，中央处理器会根据指令集的要求搜集、解析、响应机械设备各部门的工作情况，输出结合指令集要求和设备运行部门的工作信息的控制程序信息，监测和管理电气设备的运行。在电气设备的全运行过程中，在每一个工作时间，中央处理器都要保证只处理PLC指令集中的某一行特定指令。在中央处理器收到新的指令或者被要求停止运行旧有指令之前，中央处理器就只能循环执行原有指令，以保证电气设备的自动化循环运行。PLC技术的产生就源于工业生产领域的需要，因此，PLC技术系统在设计和实现过程中都注意到了与其他自动化控制系统的兼容，注意到了与工业设备运行要求的匹配。PLC技术的应用设备一般也可以很顺畅的和电气机械设备结合在一起，形成整体性的电气设备集合，实现电气设备和PLC设备的一体化运行。在现阶段，我国已经出现了相当数量和类型的基于PLC技术的工业产品，能够被使用于多种类型的电气机械设备之中。这些种类繁多的PLC技术产品，一般都含有逻辑语句和数字语句的资料库，能应对相对复杂的使用环境，能适用于多样的使用背景。

1.2 PLC技术的特点

PLC技术已经被广泛应用于电气机械设备领域，随着计算机技术的不断发展和突破，PLC技术也随之发生改变和革新。不断变革的PLC技术已经被利用在相关电气设备之中，并且随着PLC技术与电气相关设备技术的贴合程度的加深，PLC技术在电气机械设备领域的被利用程度也在加深。PLC技术已经被使用于中央处理器、机动车内智能显示器、机动车存储器和电源等部件中。在PLC技术系统被不断使用和反馈中，PLC技术也在不断被改良，被改造地更加实用，更加便利用户。PLC系统可以在相对复杂的使用环境中被使用，其对环境的要求不高，对技术设备的要求也不高，其本身的使用规则也相对明确和简单，可以很迅速地被工作人员所熟悉和掌握。PLC技术的应用可以减轻工作人员的工作压力，减少电气设备的工作强度，提升设备单位时间内的工作质量。PLC技术已经是较为成熟的技术，其相关的配套使用设备等硬件设施和配套使用程序等软件设施都已经比较完备，可以迅速适应不同类型的使用需要，满足不同客户的不同目标。PLC技术由于需要较为简单的使用要求，PLC技术在使用中可以实现机械设备的稳定运行，使机械设备具有较强的抗干扰能力。使用PLC技术的控制程序能够在自主运行中自动纠错，隔离运行错误的程序，清理一定程度内的故障，使机械设备的维护和持续运行变得相对简单。但是PLC技术在被使用中需要相对稳定的电力供应状况。在利用PLC控制程序的电气机械运行中，如果电源部件出现问题停止运作，或者是外部电力供应出现问题，无法供应电能，PLC控制程序就会出于自有机制自动停止电气机械设备的运行，暂停工业生产过程。

2.PLC技术在电气机械控制应用中的作用

2.1  PLC技术的普适性

PLC技术的运用具有普适性，其普适性源于PLC指令的相对明确和简单，源于PLC指令的编程语言的简洁性。底层技术的选择越简单和明确，上层的指令集越容易实现逻辑自洽，越容易产生强大的功能。简洁和逻辑性强的PLC控制程序容易实现设备运行过程的相对无错，减少运行错误的出现。即便在运行过程中出现了一些PLC程序错误，工作人员也可以根据简单的控制程序代码找到错误，改写程序内容。相较于复杂的控制程序而言，工作人员可以快速掌握PLC程序的编写方法，学习PLC程序的纠错方式，相对轻松掌握在现场调试中进行程序错误发现和更改的妥善方法。当PLC程序运行錯误时，现场工作人员可以不拆卸检查电气设备本身，可以只根据控制程序的终端显示内容发现程序中有错误的内容。现场工作人员可以根据显示的错误内容和隔离运行的程序模块，改写程序并调试程序的运行，使改写后的程序和机器运行相适应。PLC控制程序也具有良好的用户便利性，工作人员在安装调试PLC控制程序的过程中可以利用其自带的安装调试程序，方便程序的快速安装和使用，减少使用PLC程序的技术成本。PLC程序通过对其自带的软件数据库的使用，减少了电气机械运行对机械控制部件的使用效率，缩短了电气机械全运行时间，增强了电气机械的运作效率，减少了能耗，可以增强企业的利润获得能力。PLC技术的大量运用可以帮助企业规范化生产流程，固定生产规格，强化类型产品的生产能力。

2.2  PLC技术的抗干扰性

首先，PLC程序本身的逻辑语言是简单的，逻辑过程是清晰的，整个程序的运行和纠错过程都是相对明确的。因此，PLC程序本身就不容易产生错误和被干扰。其次，PLC程序中包括了大量的软件内容，包含了子控制系统，能够在运行中使用子控制系统控制电气机械的运行，减少对机械部件部分的使用，减少机械设备线路故障的发生概率，使电气机械的运行具有相对其他控制系统下的机械的抗干扰性。 PLC控制与继电器控制相比较，因为PLC控制较少使用继电器进行信号输出和控制，因此PLC控制比继电器控制有更好的可靠性。更好的可靠性，更强大的抗干扰性，使得PLC技术能应用在干扰强烈的生产环境中，能应用在不利于产品生产的落后环境中，能保证产品的生产质量和生产效率，保证产品规格符合客户的要求。

2.3  PLC技术的易操作性

当PLC程序的运行时间加长时，PLC程序会产生一定的错误，这是由程序运行的规律决定的。电气设备在长久的运行中，也会产生一些运行故障，这也是符合实践规律的。PLC技术的易操作性体现在工作人员可以利用PLC程序，检测电气设备的确切运行故障，发现故障产生的原因，找出故障发生的相应代码，通过改写代码来解决电气机械的故障。如果故障无法通过PLC程序的改变来解决，工作人员也可以通过程序了解故障的硬件原因，加快故障被解决的效率。而且，PLC程序具有自我纠错的能力，可以在发现电气机械故障的同时通知工作人员，利用自我修复能力尝试解决运行故障。

2.4 PLC技术的自动性

随着我国科技的进步和大型基础设施的建设，大量的高度复杂和体型庞大的电气机械设备开始出现和被利用。大型设备在运行中更容易出现较为复杂的综合性问题，发生问题时，工作人员利用传统机械检测方式不容易找出机械的故障部件，不容易解决故障问题，维修机器时也不容易进行操作。即便是临时解决了电气设备的故障，设备在之后的运行中出现返修的几率也很高。PLC技术的使用可以自动化大型设备的检修程序，自动追踪故障，自动锁定故障，自动操作解决故障，提升故障解决的效率，降低设备故障的返修几率。

2.5 PLC技术的易监测性

使用PLC技术的控制程序能在发现运行问题时隔离发生问题的部分并及时将问题反馈给控制中枢，使工作人员及时了解到电气机械设备发生了故障。PLC技术具有容易监测设备运行的性能。目前较为流行的PLC控制程序都拥有较为周全的控制模块，能监测电气机械设备的全过程，能监测电气机械设备的全部运行部件。全面的控制和监测帮助工作人员实时掌握电气机械设备运行信息，减少电气机械运营成本。

3.PLC技术在电气机械控制应用中的实例

3.1 PLC技术在数据控制领域的应用

数据控制技术被普遍利用于机器生产和加工领域，PLC技术为数据控制技术的应用提供了充分的技术支持，促进了数据控制技术的变革与发展。在市场上较为流行的数据控制系统主要有直线、连续和点位三种类型。利用数据控制技术进行生产经营活动，就是主要运用以上三种类型的数据控制系统。具体而言，在机床加工领域，工作人员主要利用点位数控系统。该系统可以帮助工作人员稳定施工位置，多角度进行加工，利用PLC技术确定加工部位和工艺等。数据控制系统的功能实现主要依靠两种方法，一种是单板机式方法，另一种是全功能式方法。PLC技术可以被广泛应用在两种数据控制模式之中，PLC技术被运用在全功能型数据控制模式之中，可以综合实现数据控制工作，提升数据控制的效果。PLC技术被运用在单板机式数据控制模式之中，可以特定实现不同层级的技术方面的需求，根据现实情况的需要变更数据控制模式，改善数据控制模式。

3.2 PLC技术在开关量控制领域的应用

一般的电气机械开关量系统都采用多个继电器进行开关量的控制，但是此种方式的选择会使得机械运行过程贯穿多个不同的控制线路，电子通路的接触点也会较多，换言之运用此种方式控制开关量，发生线路故障的可能性会比较大。即便没有出现线路等方面的故障，采用继电器方式的开关量控制模式也会使电气设备的机械运行更容易受到外部环境的影响，使开关量控制的正常与否受到多个不确定因素的影响。改良开关量控制方式，降低继电器的使用比例，运用PLC技术优化开关量控制，可以促进开关量控制系统的效率提升。

3.3 PLC技术在顺序控制领域的应用

电气机械设备在长期的运行过程中，一般而言会出现一定数量的机械故障。程序运行的时间的延长也会带来程序错误的产生。这就要求电气机械设备在运行中要有一定程度的容错率。因为再相对完美的电气机械也会产生运行错误，运行错误的出现频率与设备的总运行时间成正比。利用PLC技术对电气机械设备进行顺序控制，可以降低电气设备运行错误的出现频率，降低企业的经营成本。

3.4  PLC技术在闭环控制领域的应用

电气机械设备的中央处理器在输出电气运行数据后进行分析、处理，再将被处理后的新数据和指令传输进中央处理器中，以形成新的指令集，这一过程可以被称为电气机械设备的闭环过程。闭环过程中，信息被中央处理器进行处理和再处理两个环节是最为重要的，会影响整个闭环控制系统的效果。PLC技术被运用于闭环控制系统，当闭环控制系统运行时，PLC技术可以帮助系统程序更快速、更高效地进行各种数据的搜集、记录工作，输入电气设备运行指令，反输入电气指令运行结果，再输出新的电气设备运行指令，帮助闭环控制系统能实时根据数据变化修改运行指令。

3.5 PLC技术在控制机床方面的应用

PLC技术产品能被用来控制检测机床的运行，能够实现对机床运行的全过程检测和随時指令修改的目的。PLC技术在机床方面的应用是实现机床运行问题被快速发现，实现机床运行问题被快速准确解决的重要手段。PLC技术使得机床运行故障的发现不再被动，运行故障的排除不再缓慢和不确定。PLC技术的运用使工作人员在工作中还未发现机床运行故障之时，就收到PLC控制程序传输过来的故障信号，PLC控制程序会及时排除故障或者停止机器运行，直到故障被排除，这降低了故障机床的继续生产不合格产品的可能性，降低了企业的损失。PLC程序的及时预警功能减少了工作人员的故障反应时间，降低了工作人员的工作难度和强度，使工作人员及时明白机床的运行出现了故障，明白故障的自动处理程序，明白故障被处理完成的明确时间和效果。PLC技术在机床领域的应用解放了工作人员，使工作人员从一线体力劳动者转变为监督者和管理者，管理监督机床设备的运行。

3.6 PLC技术在拉丝设备方面的应用

拉丝设备的使用是相關产业经营者不可节省的生产步骤。不采用PLC技术为主体的电气控制程序，而使用人工手段进行拉丝设备的操作，是很长一段时间内的业界主流。随着PLC技术在拉丝设备领域的广泛应用，拉丝设备摆脱了被人工操作的境遇，摆脱了故障排除的长耗时问题，使设备的使用和故障的排除都变得相对容易。PLC技术在拉丝设备领域的相对成熟的应用避免了企业资源的过度浪费和生产环境的不稳定。PLC技术可以帮助拉丝工作人员在设备的使用中及时搜集物理拉丝过程中的各部分数据，根据拉丝物理数据形成控制数据，将控制数据搜集整理后再输入到中央处理器之中，将中央处理器处理后的数据再反馈给工作人员。工作人员能够根据PLC技术数据综合判断拉丝设备的总体运行情况，提升拉丝设备的运行效率，降低运行成本，进而增加企业利润。

结语：

PLC技术被广泛应用于电气机械控制领域既是行业发展的现实情况，也是行业发展的未来趋势，更是实现我国中高端工业设备的自动化的重要途径。PLC技术被应用于电气机械控制，促进了电气机械的自动化水平的提升，促进了工业领域生产力的提升，促进了工农业资源的有效利用和节约，促进了我国产业竞争力的增强，为我国在世界市场范围内的激烈竞争添加了力量。

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[5]陈应琼.PLC在电气机械控制中的应用探讨[J].电气传动自动化，2019，4102：44-46.

作者简介：

李庭贵（1973-06）男，汉族，四川省泸县人，学历：硕士研究生，职称：教授，研究方向：机电一体化技术。

王莉 （1974-9）女，汉族，四川省泸县人，学历：大学本科，职称：副教授，研究方向：化工机械、机械基础研究。

（泸州职业技术学院机械工程学院，四川 泸州 646000）