PLC在机械电气控制装置中的应用

汪 芸

（江苏省张家港中等专业学校，张家港 215699）

工业化生产技术的不断革新与发展，使得我国智能化的机械管理能够更好地提升设备运行的稳定性。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）能够更好地实现集散与总控的线路布设模式，将机械设备的运行与设备管控结合，在多个机械设备同时运行和复杂的电气系统管理中具有显著优势，是促进工业生产现代化发展、机械设备无人化和智能化管理的重要技术手段之一。

1 PLC的概念和优势

1.1 PLC的概念

PLC是随着机械化与自动化生产的快速发展而发展的新的计算机控制技术，可以通过获取当前设备的运行状态信息进行快速对比分析，并利用软件系统的编辑功能发出相应的操作指令，使整个过程更加高效

便捷。PLC主要通过计算机端口连接的方式实现串联，通过不同的软件设计有效提升机械设备运行管理的多样性和功能服务的全面性[1]。

1.2 PLC的优势

PLC具有灵活的布线方式，在应用和管理上具有明显的优势。特别是其内置的存储器，可以全程记录机械电气设备的运行过程，更好地开发个性化的管理与服务功能。PLC依靠计算机中央处理器（Central Processing Unit，CPU）完成海量数据信息的对比和处理，控制效率更高效，特别是在一些紧急操作的情况下，能够实现快速响应。PLC系统中集成的输入/输出（Input/Output，I/O）接口和机械电气系统、计算机管理系统等具有较好的兼容适配性，将其加载在原有的机械系统中十分简便，不会对原有的设备布线造成重大影响，且新的功能完全可以通过软件编程方式进行升级更新，整体应用成本更加可控，因此得到了广泛应用[2]。

2 PLC控制系统的线路布设类型

2.1 集散控制系统

集散管理是指在众多机械设备共同运行的过程中，按照终端分散连接方式对其展开统一管理，通过不同的模块划分提升机械电气管理工作的有效性。在集散控制系统中，通过计算机和通信等技术将PLC和机械设备连接。当出现控制网络交叉时，可以从系统的软件设备方面进行优化，使其能够分别完成不同设备的监控管理需求。集散管理系统中的集成化应用主要是指各个模块的信息在统一回传和处理时需要通过中控平台和CPU进行分析，利用其高效的运算能力提升系统的控制效果[3-4]。

2.2 总线控制系统

总线控制的PLC系统的布线方式在实际工业生产中应用广泛，特别是对于大规模的设备集成化管理，可以精确地通过总线和模块的连接方式高效控制每个终端设备，具有高精度和高运行效率的控制优势。当PLC系统需要响应某个操作指令时，只需要总线和对应设备连接线路，就可以有效规避原有继电器控制过程中数百根线路同时通路才能实现的缺点。控制时选择不同的线路响应可以满足不同的操作指令要求，减少了机械化生产管理的运行成本，提高了相关企业的经济效益。

3 PLC在机械电气控制装置中的应用分析

3.1 优化基本控制

应用PLC前，必须明确该机械电气生产系统的运行特点和实际功能，确保系统的基本控制逻辑结构更具科学性。PLC系统信息交互功能实现的过程中会涉及一些其他网络线路的规划和设计，例如在系统的人机交互界面设计中需要提前编制对应的操作软件，将相关的指令内容和信息传输至控制计算机[5]。在数控（Numerical Control，NC）控制端汇合主控制器和机械设备控制间形成较好的衔接，一般会考虑通过总线连接方式优化控制效果，确保数字信息有效输出。在CPU处不仅需对PLC系统、设备运行信息的分析处理和控制器形成并联模式，还需要内置存储卡保留PLC系统的诸多运行信息，一旦发生故障，可为技术人员提供参考。

3.2 建立中控模式

中控管理模式不仅能够更好地满足大规模机械电气系统的管理应用需求，而且可以为企业节约人工管理成本。技术人员只需要在中控平台内监控总台数据反馈的信息，就可以较好地掌握当前设备的运行状态。PLC中控平台的建立和车间内的设备分布、模块划分以及线路布设等存在紧密联系，需要将PLC系统内的线控接口与机械电气系统中的运行线路有效连接，确保兼容后更好地实现数据信息的双向交互[6]。相较于各模块单一线路管理的运行模式，中控系统通过较为复杂的线路布设可实现管理上的节约与高效，满足了自动化生产的管控需求。

3.3 调整逻辑系统

逻辑响应是PLC系统实现管控功能的重要前提，在编制过程中必须先明确机械电气设备的运行特点，如不同的动力驱动模式都有可能影响系统的信号运行传递。机械电气设备的模拟信号和数字信号控制在PLC系统的逻辑编程设计上存在较大差异。对于模拟信号量的等效判断会直接影响开关指令的有效性，因此必须提前根据实际需求调整测算[7]。只有明确控制量，才能够更好地编制PLC系统的软件逻辑。在不同的PLC系统线路规划过程中，可能存在模块连锁问题。因此，必须重视抑制其中的运行干扰信号和优化接地保护，有效避免误触和断电等情况造成的PLC系统数据处理逻辑混乱。

3.4 强调功能物联

随着物联网的快速发展，PLC系统能够更好地实现系统内各个机械电气设备的运行维护和管理。每个设备都是PLC系统的重要响应终端，对提升管理效率具有积极影响。例如，在集散系统中，每个机械电气设备都能够通过通信网络和管控平台建立对应的通路，有利于更好地发展信息双向交互的特点，且机械电气设备的运行与不同的工业生产流程之间能够形成更加高效的配合，以实现PLC系统的多环节多设备控制[8]。PLC系统获取大量的设备运行信息后，可通过智能控制和云平台建设的方式实现管理功能的拓展。服务模块、用户终端和设备管理之间通过有效连接可以扩大PLC系统的应用范围，是工业生产迈向智能化和现代化的重要体现。某工业生产现场的机械电气控制示意图，如图1所示。

3.5 电气系统管理

机械电气系统管理工作需要从更加全面的角度出发，着重关注在系统运行过程中存在的各类故障风险，充分利用控制系统中的自检功能进行全面管控。常规的定期检修需要按照机械电气设备的使用时间安排，但在一些高频次的加工过程中很可能出现个别设备的故障问题。PLC系统可以直接锁定出现隐患故障的设备，明确检修运维人员的目标，有效缩短设备维修的时间成本[9]。

3.6 流程操作调控

不同的生产流程对PLC系统的应用会产生不同的影响。在实际应用过程中，PLC系统可以通过优化调整流程来提升生产效率和质量。比如，机械产品加工中的手臂位置控制，包括上升下降、左右位移和加紧送来等过程，需要机械臂在每个操作环节中精确控制其所处的位置。加紧操作过程中，还会涉及与其他机械设备之间的配合加工，而机械臂必须保持延时稳定的状态才能实现良好的配合。

3.7 设备运维监控

对机械电气设备的运维管理是PLC系统最重要的功能，特别是在短时掉电、设备故障等情况下，可以快速发出切断操作的指令并进行警报处理，保护生产企业的安全性和经济性。例如，在煤炭生产企业中，需要全程监控和记录压缩机的运行状态，而普通的机电控制无法保证精确度和适配性，必须通过PLC系统进行有效监控。PLC系统的逻辑判断和分析完全参照机械电气设备运行状态的相关信息要求，经过分析判断发出对应的调整指令，并对其不断进行优化，以提高设备的运行效率。压缩机运行时，设备回传信息包括温度、压力和功率等。PLC系统中的参数调控依照这些数据进行阈值信息对比，是一种科学的设备运维监控过程。

4 结语

PLC系统中的集散控制和总线控制与大规模的机械生产能够形成更好的适配性，特别是在机械电气控制装置中可以实现无人化生产管理。在PLC线路的逻辑开关设计中，必须充分考虑机械设备的运行特点和管理需求。在不同需求下，PLC系统的设计和软件系统的分析等会产生相应的变化，更有利于保障系统指令的科学性。通过PLC模块可以更好地优化和调控机械生产流程，对存在风险隐患的设备可以实现隔离关闭和运维监控，有效维护企业的生产安全。