机械电气控制装置中的PLC应用的探讨

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　　摘要：当代中国社会正处于一个经济快速发展科学技术全面提高的历史时期，信息化的发展对机械电气控制领域提出了要求，使其要不断进行技术和方法上的革新，以符合智能化、精确化和自动化的发展趋势。PLC是一种先进的电子运算系统，运用于机械电气控制领域将大大提高工作效率和系统的稳定性。
　　关键词：机械电气控制；PLC系统；技术结合
　　
　　中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
　　现代社会各个领域要想实现在激烈的市场竞争中取得优势就要不断提升技术水平和管理水平，增进技术间的交流和融合。PLC技术是目前应用非常广泛的控制技术，具有多方面的优点，在某些发达国家，PLC已经成为工业控制系统的标准设备，对工农业、制造业等行业能够发挥巨大的作用。本文在对PLC和机械电气控制系统研究的基础上，进一步探讨了PLC在机械电气控制装置中的应用。
　　
　　一、相关概念介绍
　　（一）PLC系统
　　PLC是Programmable Logic Controller的缩写，也即是可编程逻辑控制器。它是由美国数据设备公司于1969年研制成功的一种运用数字运算技术进行实际操作的电子装置。在工业环境中成为控制系统的中枢神经，目前已在美国、德国、日本等工业发达国家大批量投入运营，对现今的工业发展产生了很大的影响。PLC系统的工作原理是采用可编程的存储器执行逻辑上的运算、控制、定时、计数和其他基础性的操作指令，并通过输入/输出系统或者数字信号等实现对机械运行的控制。根据PLC的运算功能可以将其划分为超大型、大型、中型、小型超小型等类型；根据其结构上的差异，可以将其划分为整体式和模块式两种系统。
　　（二）机械电气控制技术
　　机械电气控制技术是指运用一定的设备和技术对电气系统进行一次和二次回路的整体控制，可分为高压电气控制和低压电气控制系统两大类。这种技术的运用最终目的是保证设备能够安全平稳的运行。
　　（三）机械电气装置中的PLC应用
　　传统的控制技术是使用继电器接触器进行设备的控制，优点是成本低，易于操作和组装，但是缺点更加明显，就是不能实现控制的自动化和信息化，缺乏安全可靠性。PLC作为一种运用先进技术理论设计而成的控制系统原先只是代替继电器接触器行使相对简单的控制工作，但将其与电气控制技术相结合，优点就明显的显现出来。首先是抗干扰的能力的大幅度提升，由于电气设备的工作环境一般较为恶劣，存在诸多的高温、高湿、强电磁等外界因素的干扰，因此，传统的控制系统很难胜任长期的连续平稳工作，但是PLC系统的设计很好地解决了这一问题，在不同的环境中甚至极端情况下仍能正常运行；第二是很强的自我诊断能力，由于采用了计算机运算系统和信号反馈机制，使PLC能够在工作中进行常规性的周期自检，判断系统运行中的状态，及时发现错误情况并予以提示和处理。
　　将PLC技术与机械电气控制技术相结合能够使电气控制系统的运行更加安全可靠，对工作中出现的故障也能够及时进行处理，保证了电气设备的高效率运转。
　　
　　二、PLC在机械电气控制中的应用状况
　　（一）机械电气控制现状研究
　　随着计算机技术的快速发展，其信息存储功能和处理功能的强大优势使其不断被运用于工业控制领域，取得了惊人的成果，使工业操作基本上实现向自动化和智能化的飞跃。90年代之后，自动化技术进行了三次大的技术革新，前两次的技术革新对象主要是微电子处理技术、模拟信号电子装置、大型电子信息输入/输出控制系统等等。第三次技术革新的主要内容则是现场总线技术和复合化的多功能控制系统。PLC技术的发展一直伴随着控制系统的技术革新，其自身也得到了不断地进化和提升，使其运算速度、处理功能和控制水平等都有了较大提高。在与生产制造和工业控制技术相结合过程中，逐渐实现了电气—仪表—计算机控制一体化进程。到目前为止，基于PLC技术的PID回路控制系统已经被大量运用于对产品生产过程的控制中，取得了良好的效果。此外，同样以PLC技术为基础的DCS控制系统也正在迎来其繁盛期。
　　（二）机械电气控制中PLC技术的发展趋势
　　PLC在现场总线控制系统中的应用较为普及，作为拥有最新技术成果的控制系统，PLC成功突破了DCS具有的通信限制，此外，还能将其进行调整，使其成为全分布式结构，实现了控制的现场化。由此可以预料，PLC在机械电气控制方面的主要发展趋势将是向着开放化、数字化和分散化的方向迈进。PLC作为数字通信网络的基础能够很好地将作业现场和控制装置进行连接，实现了实时化的精确控制。因此，未来的PLC控制系统的主要功能将不仅限于基层控制，而是成为一种更加开放、全新分布式的复合化控制系统。所有这些发展趋势将使其成为自动化控制系统上的前沿技术和热点领域，从而得到长足的发展。
　　
　　三、PLC控制技术类型
　　当前，应用最为广泛的基于PLC的控制系统是集散型控制系统和现场总线控制系统。
　　（一）集散型控制系统
　　集散型控制系统简称DCS，主要针对危险性的分散和管理、显示的集中。该控制系统的基础是计算机技术、控制技术和信息交换技术，运用特定的网络技术将这些基础系统进行连接，构建起分散控制和集中管理相统一的控制系统。DCS的组成要素是控制单元、显示单元和通讯总线，其中，通讯总线的作用是将控制单元和显示单元有机连接在一起，形成一个具有完整性的控制系统。由于DCS控制系统实现了“危险分散、信息集中”的要求，并且具有信息高度集中化、全方位调动控制等诸多优点，使其在先进的机械电气控制装置中发挥了重要作用。
　　（二）现场总线控制系统
　　现场总线控制系统（FCS）是指将具有智能化的现场设施和自动化系统相连接的通信网络系统。进行连接的要素之一自动化控制系统主要包括数字式、多分支结构和双向传输结构等。FCS具有的以上特点使其具有支持双向、多节点和总线式的全数字通讯。FCS的结构基础是infranet网、各个控制节点和现场状况，其中infranet网是处于最底层的控制网。这几部分共同构成了整体性能良好的控制系统，成为目前机械自动化领域的热点和关注焦点。
　　（三）电气控制系统类型选择
　　在机械电气控制系统中，PLC系统的选择确定要从多方面进行考虑，参考电气控制的实际情况进行论证，从而为机械电气控制装置的高效运转奠定基础。首先需要明确的是DCS是基础性的控制系统，而FCS则是在此基础上发展而来的，虽然FCS具有最新的科技作支撑，但其发展状况并没有DCS成熟。目前FCS具有的优势是成本低、可操作性强、结构简约、安全可靠同时具有较大的机动性和灵活性，新技术的成长必将使其代替传统的技术，而成为工业控制系统的主要装备。
　　
　　结论：
　　通过对机械电气控制装置的介绍和PLC系统的全方位了解可以发现，新技术的结合必将引领行业革新，从而带来极大的工作效率和竞争优势。PLC控制系用的卓越性能使其在机械电气控制领域内具有了广阔的舞台，灵活的机动性、高度的安全可靠性和最新技术的支持等条件为PLC技术的推广和应用提供了保障，其应用范围和发展前景将十分可观。
　　
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