摘要：随着我国科学技术的快速发展，也在不断提高自动化的技术水平，也越来越广泛应用控制机械电气的装置。我国进一步研究机械的电气自动化技术，PLC技术随之得到了快速的发展，并开始应用到控制机械电气的装置中。PLC技术的主要优势是具有稳定性与灵活性、系统操作不复杂等，这些特点也促使其成为电气自动化控制中必不可少的技术。本文主要围绕在机械电气控制装置中应用PLC技术展开讨论，首先对PLC技术展开分析，分析其概念、特点及优势，然后简述机械电气装置的概念，主要从各个方面分析在机械电气的控制装置中应用PLC技术，提出其在应用中会遇到的问题并作出合理解决对策。
关键词：PLC技术；机械电气控制装置；应用；研究
引言：随着科学技术的不断进步和发展，形成了许多技术和学科交叉渗透的现象，使得科学技术有着更好的发展。在持续发展PLC技术的良好条件下，机械企业随之逐渐提高自动化水平，从一定程度上保障了企业的产品质量，对其生产的整体效率也有着一定程度上的保障。以此为基础，可以将机电一体化的系统结构进行简化，应用PLC技术优化并完善继电器的逻辑处理功能。PLC技术的应用能够将工业操作有效的简化，将生产所需要的成本降低，还能在运行控制装置的过程中将机械设备有危险发生的几率降低[1]。综合考两个方面的内容，在控制机械电气装置中应用PLC技术，使其系统的发展空间和前景非常的广阔，为了能够进一步的优化和完善这一装置系统，就要更加的推广PLC技术的使用，在机电控制装置中使这一技术能够发挥决定作用。
1 PLC技术的概述
1.1基本概念
PLC作为电子系统装置，其核心是微处理器，可以操作运算数字。其最初的设计目标是一共给工业现场应用更加便利的条件，在梯形图编程中融入PLC技术，能够明显的改善很多复杂程序处理信息的水平，还可以改进原本高成本低质量的信息技术，将生产成本缩减，改善生产模式为成本低质量高的水平[2]。
1.2主要特点
（1）有着很高的安全性能，比较强的抗干扰能力，对于有复杂环境的工业现场可以适用。
（2）传统机械触点继电器由程序定义辅助的继电器进行代替，对于传统机械的触点继电器原本返回系数不需要做出考虑，从而提供更加便利的条件给行业的发展。
（3）功能比较完善，有着很强的适用性，很容易联结控制工业电气装置成为一个整体，有利于将各项功能扩展。
（4）实用性兼顾可操作性，使用的指令方式比较简单形成了PLC技术的编程，不限制于工业现场控制电气维修人员操作习惯以及技术，可以使用户进行编程更加的直观和形象。
1.3 PLC技术的优势
1.3.1高效的自我检测
PLC技术属于创新的技术，相较于传统控制继电接触技术相而言，这类技术能够更加方便快速的编辑控制器程序，以数字的方式来控制输出和输入，从而辅助各行各业的工作完成[3-5]。在整个机电控制装置之中，这一技术工作的顺利开展可以进行保障，在有故障出现时要及时的发现并作出警报，并对自身的问题进行检测，将机械工作业效率大幅的提高，在成本上有一定的节约。
1.3.2较强的抗干扰能力
在通常情况下，运行控制机械电气装置有着较低的效率，主要是因为其在运行时，外界变化的环境很容易对其造成影响，进而会阻碍其生产中的效率，降低其生产性能。PLC技术的出现，可以将这一问题很好的缓解，应用这项技术是把很多集成电路技术进行集中融合，然后提炼，其核心是微处理器，能够有效对外界干扰做出抵抗，对于提高运行机电控制装置性能以及其自动化水平都有着非常重要的作用，促进机械工业更好的发展。
2 机械电气控制装置的概述
一般情况下机械电气的控制装置指的就是二次控制电气设备。其构成通常有六个环节，其中包括有保障电气设备和电路的保护回路、分配平均和效率兼备的手动与自动回路、有很多供电电源的供电电路、能够显示工作情况的信号回路、电气设备安全运行保障和连续工作的自锁与闭锁回路、在有特殊情况发生时会有紧急制动形成的制动停车回路[6]。机械电气的控制装置能够对整体电器设备大电流和高压进行自动控制，以及闭合开关等等，能够对运行中出现的特殊情况进行处理，对系统稳定做出维护，同时对运行设备的状况进行实时反映。
3 实例——钻机机械电气控制的系统结构
钻机机械电气控制系统的主要由1个比例调节阀和3个电磁阀组成，根据设计工艺和要求，功能需求展开程序相符合的工作，下图为控制系统的框架图
在控制系统中，主接触器和供电控制电路构成了供电电路。通过可编程控制器提供220VAC电源和输入、输出电路运用的24VDC电源，对于相关工作实现断电保护。开关量输入电路是由T3、T4、T5按钮构成的。T3是净悬重读出按钮，T4是自动送钻投入按钮，T5是报警解除按钮而模拟量输入电路，由两个0-10VDC的输入信号IN1和TN3以及频率信号IN2组成，对于系统的相关参数信息能够进行一定程度的修改。运用Modicon TSX Micro系列可编程控制器，由TSX3722基本单元和Dmz28dTk、DSZ08T2、DSZ04T22输入/输出扩展单元组成，实现软件的自动化控制处理。对于电磁阀和比例阀进行控制，在运行模式上能够进行转换实和进行PID功能调节。两块4位数码显示表构成了基本的显示电路，对于钻压设定值、测量值和导致系统产生变化的参数都能进行显示。
4 PLC技术在机械电气控制装置中的应用
4.1 机电控制装置中PLC技术的控制形式
4.1.1 DCS集散型控制系统
DCS集散控制型的系统就是指将现场检查站和控制站等控制类系统，通过特殊电子网络系统对其之间进行链接，使电子科技有效结合控制技术，这样不只可以集中操作兼顾装置和分散性控制系统，还能够在控制过程当中有危险性因素出现时进行分散透彻的梳理，同时进行综合性的治理，这样就可以高效管理和有效调控机械电气的控制装置。总而言之，DCS系统主要包括了通讯、计算机、显示、控制技术等功能，形成一个比较完善的控制及管理类系统。
4.1.2 FCS现场总线型控制系统
现场总线型的控制系统指的就是科学的结合各分支等不相同的结构和生产现场控制系统中的数字式，这样不止可以使管理结合控制，还可以对多节点和双向总线型系统起着支持作用。这些的组成通常是一些常见的外部环境，在这样的状况下，提供给机电控制装置的网络环境十分良好，提供的实用功能更加智能，自动生成许多项目得以实现，机电装置控制的效果因此会显著提高。相较于DCS系统来说，其可操作性更好，实际中有着更加便捷灵活的运用，其进一步分散了控制装置，因此其有着较高的安全性。
4.2 在机电控制装置中PLC技术实际的应用
4.2.1原理图的设计分析
要想使机电控制装置的性能、功能、质量等方面稳定性高得到保障，在设计原理图就要为其打好基础。需要从几个环节来分析原理图，首先要对电气设备有基本的掌握，例如电动机等，原理图中出现的标示要清晰明了[7]。其次，要对电路图进行整体的描绘，还要对其进行二次检查，在有问题的地方要及时发现，并采取相应措施加以改正，各个环节的识别电路因此可以加深，对于控制电器和保护电路装置位置能够有明确的了解，在机械电气相关操作人员实际进行施工时，可以保证其熟悉电器放置地点，避免形成不必要的损失。还有，要保证电源供电的正确性，保障电流流通的顺畅性，使机电控制装置可以正常运行，提供基础保障给后续控制装置的工作。最后要实施保护控制装置，为了外界环境不影响到电路，控制电路装置每一处都要有对应的保护设备进行安装。
4.2.2在空气压缩机中PLC技术实际的应用
空气压缩机通常是单片机构成，很容易收到机器性能的影响，从而不能保障机械电气装置工作的效率。在现阶段，在空气压缩机中应用PLC技术，同时结合实际生产作业，科学有效结合自动化和危机控制技术，调整压缩机，将空气压缩机运行的效率大幅提高。不只是在这样，其还可以利用微控制器全程监控空气压缩机整个作业环节，从而对机械的安全运行做出保障，进而促进机械电气的控制装置运行效率提高。
4.2.3自动化生产线上的变量控制
实时监控和控制生产中的变量，从实质上来讲也就是全面监管生产的模拟量，由于工业生产的每个环节都会有很多变量存在着，人力难以对其进行合理科学的预测。若是没有实时地控制生产变量，随着问题长久的累积，很可能会严重的影响着工业生产[8]。针对这样的情况，在机械电气的控制装置中应用PLC技术，可以对这些问题有一定的缓解，PLC技术可以适当的控制生产过程中每一环节的变量，以此为基础，通过妆花模拟化与数字化间的链接，可以应用控制器来控制相应的生产变量。
4.2.4应用于分散控制系统
在分散系统之中对于研究对象要进行分散处理。针对这种情况，为了顺利完成分散控制的目标，就要实现传递PLC技术信号产生链接式连锁反应。一般情况下都是通过网络数据信息进行生产线之间的关联，实现控制的方式一般是多生产线分散型控制。控制系统对于各个生产线能够通过不同的PLC信号达到控制的目的，这种方式具有一定的优势，对于系统中产生的故障能够及时的分析和处理，在其他生产线方面产生的实际影响较小。在系统之中，为了实现合理有效的控制，就要在对技术应用分析的基础上，充分结合PLC技术和过控技术。
4.3 机械控制装置中PLC技术的具体应用
实现工业生产的实际过程中，进行作业时经常会用到机械手，这项工具对于相关工作的意义十分重大。例如：运用机械手能够实现搬运、装配和切割物体。在电气控制装置之中，对于PLC技术进行合理化的应用能够实现线路的简化处理，在投入成本上能够进行节约，使工业生产的实际效率和质量得到大幅度提升。4.3.1基本的控制要求
在工业生产的过程中，对于PLC技术实现合理化运用，要将工件有秩序的进行搬运处理。要合理的使用机械手，推动气缸的运作和工作，对于气缸实现控制的最重要的装置就是磁阀。对于气缸进行控制的过程中，根据实际的要求进行多方位的移动处理，而磁阀装置在控制的过程中是双线圈的。运用磁阀装置进行控制的过程中要进行断点处理，保证施工的基本安全，机械手的工作状态会随着磁阀装置的运行方向而产生一定的改变，但这些都要建立在原本工作状态的基础上。通过磁阀装置控制机械手实现基本工作的过程中，在正常的通电状态下，机械手会随着装置的控制产生变化，如果不能实现基本的通电处理，机械手就会停止相关工作。对于机械手实现控制的过程中，产生的一系列变化都是由磁阀装置进行决定的。机械手会随着线圈的通电状态而发生一定的改变，适当的放松或者夹紧。在实现控制的过程中，机器人有向右移动并且产生下降的趋势，在这种情况下主要对于右工作台进行检查处理。在右侧工作台上没有工件时，对于机械手下降的工作状态才能进行允许，不然就要停止相关流程。实际操作中可以具体划分为以下几个步骤：从原点开始，然后下降，在T秒开始钳位，夹紧然后上升，上升然后向右移动，在T秒后开始上升到右边，上升移动到原点指向左侧。对于机械手实现基本控制的过程中，要在了解实际需求的基础上适当的进行维护和调整，在模式上进行手动和自动的切换，实现设备工具的基本功能。转换开关处于手动状态时，就可以实现以下的基本操作，比如上升，下降，左右移动以及松弛和夹紧的控制过程。转换开关的自动状态能够促使机械手就能实现自动化处理，回到工作的原点，对于相关工作进行控制处理；同时机械手在这样的工作状态下能够实现基本操作。当机械手处于起始状态时，它将自动完成下一系列循环动作。完成一个循环后，需要再次按下启动按钮，以便机械手可以重复上述循环操作，直到完成返回原点。
4.3.2 设计 PLC控制程序
手动和自动化操作构成了技术的基本控制程序。实现自动化的过程中，相关程序的操作主要包括三个部分，包括步进、单周期和连续操作。当实现控制的程序处于初始阶段时，下达的指令通过IST进行显示，IST的功能编号为FNC60，共同进行LST和STL的指令能够实现多种控制形式，对于操作程序能够实现简化设计，为相关工作提供方便。作为控制程序的最初命令IST的使用机会有且只有一次，针对这种情况，要将命令建立在最初的阶段，而被该指令所控制的相应电路则依次朝后设置。IST这项指令对于最初位置的相关影响条件还能进行一定程度的控制。除此之外，相关指令还有S20和S27，S20指令能够对于最小状态时的继电器元件号进行确定，S27指令确定的则是最大状态时继电器的元件号。对于继电器的元件号进行规定的的过程中要按照设计的基本程序实现相关工作。IST指令中，存在部分源操作数，分别记录为X，Y和M，X10用于表示与控制程序的操作相关的输入继电器的第一个组件。此外，X10还扩展了八个不同输入继电器X10至X026的相应命令。在原点位置，当传感器处于驱动状态时，应观察辅助继电器M8044的相应命令是否处于原点位置。仅在ON状态下，允许操纵器的操作程序被转换。通常，继电器M8000设置为FNC60作为控制系统设计的初始状态。当设置IST命令时，控制系统的相应控制步骤依次按照相应的程序自动扩展。
5 应用PLC技术产生的干扰问题
5.1电源干扰
通过系统实现控制工作的过程中，受到相关因素的影响，系统的稳定和安全性会受到一定的干扰，从而对于实际的生产造成不利的影响，严重的情况下会降低生产加工工作的质量，对于运行的设备形成危害，损失一定的经济效益。在产生的一系列干扰因素中，最严重的就是电源干扰，在生产过程中遗留下安全隐患。在目前的发展阶段中，对于矿井进行开采和工作一般运用的是PLC控制系统，能够有效提升生产工作的实际质量和水平，由电源干扰引发的故障率高达 50%[9]，对于生产来说造成了威胁，同时也增加了运行啥设备的维护管理费用，对于工程建设的质量和水平产生了比较严重的影响。
5.2信号干扰
这种干扰主要影响PLC 控制中的IO，会损害运行设备的性能，降低实际工作的精准度，影响实际的生产质量。在控制中PLC的 IO 控制是关键，在实现控制的过程中如果被信号干扰，就会使数据紊乱，引发一系列的问题，影响相关工作，因此需要相应的手段来减轻干扰带来的危害。
6 合理化运用PLC 技术的方式
要实现这项技术的合理化应用，就要进行精准的控制和分析，对于相关因素产生的不利影响能够避免和规避。因此，首先对于运用的设备和实现控制的系统要进行合理的选择，搭配相关的软件和硬件设备，降低产生的干扰性。因为在市场上运用的PLC设备丰富多样，对于应用的环境和条件就要进行一定程度的考虑，实现精准化分析和应用。对于产生的电源干扰进行有效避免，对于相关的PLC 产品就要实现抗干扰处理，同时增加防干扰设备，对于设备的运行安全进行一定程度的保障。其次对于入侵的外部信号进行防范，对于IO的信号要进行良好的保护，形成的这种干扰的实际范围要小于电源干扰，但也要引起相关部门的重视，提升实际的设备抗干扰能力，强化信号滤波处理，对于信号运输的方式进行科学布阵，以降低干扰强度[10]。
7 结束语
随着经济社会的进步和发展，主要矛盾已经产生了改变，工业也进入了一个新的发展时期，在一定程度上推动了电气控制技术、PLC技术的进步和发展。对于机械电气装置来说，合理化的运用PLC技术具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]王岩.PLC技术在机械电气控制装置中的应用分析[J].硅谷，2014（07）：128-129.
[2]桂军，阎旭文.浅析PLC技术在机械电气控制装置中的作用[J].中国机械，2014（24）：23-24.
[3]毛伯东.浅谈电气设备自动控制系统中P LC的设计与运用[J].广东科技，2009（07）：154-155.
[4]刘殿江，王玲.机械电气控制装置中PLC技术的应用研究[J].南方农机，2015（08）：47，51.
[5]程香.PLC技术在机械电气控制装置中的应用[J].科技传播，2013（08）上：135，130.
[6]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）：7-28.
论文作者:苏丽敏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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