PLC在机械自动化中的应用

PLC在机械自动化中的应用

孔聪颖，张建云，郭金鹤

德州实华化工有限公司 山东省德州市 253000

摘要：近年来我国机械自动化发展的过程中，PLC受到广泛的应用，不仅可以有效进行机械自动化控制程序的设计，还能通过测试增强程序的准确性和稳定性，具有一定的应用价值，是机械自动化发展过程中必不可少的技术。基于此，本文研究PLC技术，分析在机械自动化中应用的价值，提出几点应用建议、措施，旨在为增强PLC在机械自动化中的应用效果而提供帮助。

关键词：PLC；机械自动化；应用

一、 PLC技术分析

        目前，PLC技术已经大量应用在机电自动化控制层面。要实现机电自动化控制，就必须要按照用户的不同需求，根据规定的命令以及操作流程，以保障设备顺利运行为前提，进行实际的处理，并通过软件进行有效的控制。

       1.PLC技术特点

        PLC技术是结合了多种先进科学技术而产生的，该技术不仅有极强的抗干扰的能力，其自身的可靠性，也为自动控制功能的实现提供了保障。与传统控制系统相比，以PLC技术为核心建立的控制系统，能够以更加简洁的方式完成各项操作，技术人员将拥有更多的精力去处理一些自动控制不易解决的难题。在实际应用期间，PLC自动控制系统充分利用了梯形图编程的方式，整个系统的安装与调试相对便捷，操作人员在掌握必要的理论、方法后，只需要通过简单的学习，即可完成各项基本操作。

        2.PLC技术应用的可行性分析

        PLC技术是一种对数字进行运算的电子系统，目前基于PLC技术构建的控制系统，大多是针对中国工业领域所涉及的生产活动，所以需要考虑到的重点问题，就是利用可编程序储存器来实现大量工业生产数据的保存和处理、运算等多种操作指令。除数字运算外，PLC技术还可以通过数字的传输，来实现对工业生产的全过程的控制，从而保障生产质量和生产效率，为工业生产过程控制提供技术支持。机电自动化控制通常包含了继电器控制与PLC控制这两种。在生产实践中，继电器控制的高故障率，让技术人员看到了其在机电控制上的局限性，以继电器控制系统完成机电的自动化控制已经不能满足工业生产需要；与此同时，PLC技术展现出的优势，弥补了继电器控制系统的缺陷。

二、机械自动化控制系统有效运用PLC技术的方式

       1.顺序控制

        在工业环境中的自动化生产与制造而言，机械设备基本上都是按照预定的顺序逐步完成生产流程。通过基于PLC技术的顺序控制能够实现对整个生产过程的顺序控制，促使生产过程按照预期完成，从而达到最基本的顺序控制目的。不过在顺序控制中可能遇到各种问题，如因生产需要调整顺序，个别机械设备出现故障或暂时不能生产等，这些问题的存在会阻碍顺序控制的顺利执行，导致机械生产无法按照预期完成。因此在机械自动化设备中控制系统中应用PLC技术进行顺序控制时，往往需要重点从顺序控制指令以及监测控制两方面加以保障，确保顺序控制能够持续、顺利实现和完成。当基本指令和方法，无法针对选择顺序与并发顺序做出有效的控制，这就迫使相关技术要实现创新，以便能够满足相关的要求，因此就逐步发展起来了控制系统功能图。基于具体的控制要求，对应性地设计功能流程图，这样能够准确清楚地反映控制顺序，同时将功能流程图转化，转化为对应的梯形图程序，这样就让功能图法得到了有效呈现，通过该基本流程能够有效利用功能图实现对顺序控制系统的图解式描述与标识，从而完整地描述顺序控制系统的工作过程、功能与特性。而顺序控制指令作为PLC厂家提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令，其包含了顺序状态开始、转移、结束以及条件顺序状态结束等在内的多种功能，基本上能够满足常规的顺序控制需求。而针对生产全过程、全方面的监测控制，则是在顺序控制遭遇阻碍或者遇到问故障时自动进行调整和修复，初步尝试通过不停机调试来恢复顺序控制。而在不停机调试不能顺利恢复正常顺序控制状态的情况下，系统会通过全局计算和分析对机械设备工艺流程顺序、功能等进行改编与替换，及时解决顺序节点问题导致的整体顺序控制问题。进而保障顺序控制效果。

        2.闭环控制

        其特点在于能够将生产过程和预期规范、标准等进行对照，一旦发现偏差便能及时进行自动调整和纠正，从而确保机械自动化设备依照既定程序和计划正常运行。在PLC技术的支持下，通过编程对被控对象的输出量进行实时监测，一旦发现输出量异常便会直接反馈到比较器，经比较处理后由控制器生成结果并传达指令，执行器对预定流程进行调整，从而实现实时反馈控制。另外在机械自动化设备的闭环控制系统中，PLC技术还能发回闭环运行数据分析功能，从而判断设备是否存在高负荷、超负荷等问题，能够有效保障工业生产流程的持续、稳定落实。

        3.开关量逻辑控制

        开关量逻辑控制是可编程逻辑控制器最基本、最广泛的应用形式，其既能针对单台设备实现稳定控制，也能针对多机群控以及自动化流水线生产进行灵活控制，基本上不会受到限制。工业生产过程中不少量都具有连续变化的特性，而要实现机械自动化设备在不同生产环节的起停控制，必须以高精度的开关控制为重要基础，否则可能导致整个生产过程出现大量误差、故障乃至生产事故。针对连续变化的量进行开关量逻辑控制难度较大，如果只是通过单一的方式设置简单的开关逻辑程序，那么在实际生产中容易出现连续变化量的变化与实时开关量的反馈存在延迟、无法基于生产情况对控制质量加以调整等问题，并不能完全满足现代工业生产需求。尤其是在容易受温度、震动、设备故障以及人为等干扰因素影响的现代工业生产环境中，开关量逻辑控制的难度进一步加大，很容易出现控制失准的现象，并不能满足愈发精准的现代工业发展需求。不过随着PLC技术在中央处理单元方面的快速发展，PLC性能不断提升，相应的逻辑计算能力以及实时生产信息检测能力进一步提升，再加上磁环、屏蔽双绞线等抗干扰设计的支持，使得基于PLC技术的开关量逻辑控制能够适应各种工业生产环境，支持机械自动化设备控制系统实现精准控制。

        4.集成控制系统

        在现代工业生产中，计算机和PLC集成控制系统相结合能够实现对生产过程的远程、实时、精准监测和控制。基于PLC技术构建工业自动化集成系统，该系统的特点在于能够将大量设施设备进行有效集成，集中监测与控制，即相关人员只需要在集成控制室便基本上能完成所有的生产现场操作与管理任务。另外该系统的自动化不光体现在生产层面，还体现于生产现场的动态监控、自动报警、远程控制、数据通信等层面，能够构建起高度集成、高度自动化的生产体系，十分契合现代工业生产需求。集成控制系统作为现代工业生产中应用极为广泛的一种系统，其通常具有两种系统结构，其中一种为操作站与过程控制站相匹配，另一种则是操作站通过系统总线与多个过程控制站相连，实现大范围、大规模控制。

三、结语

        与传统控制方式相比，以PLC技术为核心搭建的控制平台具有更加快速的响应速度，能够在满足正常控制需要的前提下，减少整个系统运行的能耗，且操作更加方便，稳定性强。从发展趋势看，PLC技术在机械自动化控制装置中的应用，可建立更加稳定、更具效率的控制系统，为企业带来更大的经济效益。同时，PLC技术与人工智能技术的结合，助力产业革新。

参考文献：

[1] 刘杰， 贾宜民， 李锋，等.机械自动化控制中PLC技术的应用分析[J].科技风， 2019，No.380(12):146-147.