PLC技术在机械电气控制装置中的应用分析.pdf

技术与创新 技术与创新 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料106摘要：随着科技的不断进步和工业制造的转型升级，PLC 技术作为一种先进的控制技术，在机械电气控制领域中得到了广泛的应用，PLC 技术具有高度灵活性、可编程性和实时性等特点，使其成为实现工业自动化的关键技术手段。文章概述了 PLC 技术的原理和特点，分析了机械电气控制装置的功能需求，提出了 PLC 技术在机械电气控制装置中的应用策略，在机械电气控制装置中更广泛应用 PLC 技术的建议，以推动工业自动化水平的不断提高。关键词：PLC 技术；机械电气；控制装置分类号：TP273随着工业自动化和数字化技术的飞速发展，机械电气控制装置在生产过程中的应用日益广泛。其中，可编程逻辑控制（PLC）技术作为一种关键的自动控制技术，得到了广泛关注和应用。PLC 技术以其高度灵活的编程能力、强大的控制逻辑和可靠性，成为工业领域中控制装置的主流选择。尽管 PLC 技术在机械电气控制中具备巨大的潜力，但在实际应用中仍面临一系列挑战和问题，对 PLC 技术在机械电气控制装置中的应用进行深入研究，不仅有助于更好地理解其优势和局限性，还能为其进一步优化和创新提供科学的理论支持。文章旨在深入探讨 PLC 技术在机械电气控制装置中的应用，解决当前工业生产中面临的问题，推动控制系统技术的创新与进步，为实现智能、高效、安全的工业生产提供理论和实践的支持1。1 PLC 技术概述PLC 技术是一种用于自动化控制系统的先进电气技术，广泛应用于制造业、工业自动化、建筑控制系统等领域。PLC 系统设计用于监控、控制和自动化生产过程，它通过可编程的逻辑控制器实现对设备和机器的灵活、高效的控制。PLC 系统的基本原理是通过程序控制器执行用户事先编写的逻辑控制程序，主要由中央处理器（CPU）、输入模块、输出模块、存储器和通信接口等部分构成，输入模块接收外部传感器的信号，输出模块控制执行器的动作，中央处理器负责执行用户编写的控制程序2。PLC 系统的核心是程序控制，用户通过图形化编程界面或者特定的编程语言，将控制逻辑以一系列的指令输入到 PLC 系统中，相关的控制逻辑指令定义了在不同输入条件下系统应该采取的动作，从而实现对设备的自动控制。在实际应用过程中，用户不必更换硬件，可以根据需要轻松地更改或修改控制逻辑，使PLC 系统适用于多样化和变化频繁的生产需求，具有很高的适应性。相比其他的逻辑控制系统而言，PLC系统能够实时监控生产过程中的各种参数，并及时作出反应，通过输入模块获取现场设备的状态信息，PLC系统可以实现对整个过程的实时监控，保障生产的稳定性和安全性3。2 机械电气控制装置的功能需求机械电气控制装置作为现代工业生产中不可或缺的组成部分，具有多样化的功能需求，以确保生产过程的顺利进行、设备的高效运行以及安全性的保障。机械电气控制装置实际应用中的功能需求具体如下：（1）逻辑控制。实现设备的基本逻辑控制功能，包括启停、正反转、速度调节等，以满足生产过程中的不同需求。（2）自动化控制。实现设备的自动化操作，通过传感器获取实时数据，进行自动调整和控制，减少人工干预，提高生产效率。（3）程序控制。具备可编程性，能够根据生产过程的需要编写控制程序，实现多样化的操作模式和功能4。（4）监测与反馈。实时监测设备运行状态，采集关键参数，并提供反馈信息，以确保设备处于正常工PLC 技术在机械电气控制装置中的应用分析胡江龙山西应用科技学院，山西 太原 030062文章编号：2096-3092（2024）02-0106-03作者简介：胡江龙，男，山西应用科技学院本科在读，研究方向为电气工程与智能控制。造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 技术与创新技术与创新107作状态。（5）安全保护。集成安全控制功能，包括急停、防护装置、安全传感器等，保障设备运行过程中的人员和设备安全。（6）通信接口。具备与其他设备、上位监控系统进行通信的接口，实现设备之间的协同工作，以及与整个工厂信息系统的连接。（7）能耗管理。支持能耗监测和管理功能，优化设备运行参数，降低能耗，提高能源利用效率。（8）故障诊断与维护。提供故障检测与诊断功能，能够及时发现问题，提供维护建议，并记录设备运行数据用于分析和预测故障。（9）远程操作。具备远程监控和操作功能，使操作人员能够远程对设备进行监视和控制，提高生产灵活性。（10）数据记录与分析。记录关键的运行数据，支持数据分析和报表生成，为决策提供依据，优化生产过程5。综合上所述，机械电气控制装置应当具备高度智能化、可靠性强、适应性广泛等特点，可以满足不断变化的工业生产需求。3 PLC 技术在机械电气控制装置中的应用策略3.1 编程与逻辑控制在机械电气控制装置中，编程与逻辑控制是 PLC技术应用的核心，其设计与实现直接关系到整个系统的性能和稳定性，合理的编程结构至关重要。通过采用清晰而合理的编程结构，可使控制逻辑更加直观、易于理解，便于后期的维护和升级，包括良好的模块划分、注释明确的代码以及规范的命名规则，以提高整体代码的可读性和可维护性6。首先，在编程的过程中，应考虑系统的稳定性和高效性，必须确保逻辑控制的精准性，通过详细而准确的控制策略，确保各个执行单元之间的协同工作，以满足复杂生产流程中的各种需求。其次，PLC 技术的编程应具备一定的灵活性，能够适应不同的生产需求，编写的控制程序应当具备一定的可扩展性，能够方便地进行修改和升级，以适应生产过程中的变化，这一灵活性体现在对于新工艺、新产品或生产线改进的快速响应，确保系统的持续适用性，并且在整个编程与逻辑控制的过程中，注重对PLC 技术的先进功能的利用也是至关重要的，通过充分发挥 PLC 的可编程性，实现设备的自动化操作，进一步提高生产效率，对于现代 PLC 系统而言，其支持的先进功能如运动控制、实时数据分析等，可以为机械电气控制装置带来更高层次的智能化与精确性。最后，在采用 PLC 技术进行编程与逻辑控制时，注重可视化编程的方法，通过图形化的编程界面，使控制逻辑更加直观、易于理解，将有助于降低编程的门槛，提高操作人员的工作效率，减少人为错误的发生7。总体而言，编程与逻辑控制作为 PLC 技术应用的核心，需要在设计初期就考虑结构的合理性，注重精准的逻辑控制和合理的异常处理，同时充分利用 PLC的灵活性和先进功能，以确保机械电气控制装置在复杂的工业环境中能够高效、稳定地运行。3.2 远程监控与维护在机械电气控制装置的应用中，远程监控与维护是 PLC 技术的重要策略，为提高系统的灵活性、效率和可靠性发挥了关键作用。（1）远程监控的实施使操作人员可以通过互联网或专用网络远程访问控制系统，实时监视设备的运行状况，实时监控不仅提供了对生产过程的全面了解，也为迅速响应异常情况和实施远程决策提供了便利。（2）在远程监控的基础上构建远程维护策略可以提升系统整体的稳定性，操作人员可以通过远程手段诊断和解决系统故障，避免因现场故障而需要耗费大量时间和人力的情况，通过实时的故障诊断和远程维护，系统的可用性得到显著提高，生产过程中的停机时间得以最小化，从而增强了生产的连续性和稳定性。（3）根据网络通信的稳定性与安全性，建立安全、高效的网络通信架构，采用先进的加密技术，确保远程数据传输的安全可靠，对应需要设计直观、用户友好的远程监控界面，使操作人员能够方便地获取系统信息、设备状态以及实施远程控制，全面提高操作人员的工作效率，降低操作复杂性8。（4）远程监控与维护策略应包含定期的系统健康检查与远程升级计划。通过定期对系统进行健康检查，可以及时发现潜在问题并进行预防性维护，确保系统长时间的可靠运行。3.3 安全与故障诊断在机械电气控制装置的应用中，安全与故障诊断是 PLC 技术应用的重要策略，安全控制设计是确保系 技术与创新 技术与创新 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料108统在运行过程中人员和设备安全的基础。通过引入可编程的安全控制模块，实现急停、安全门控制等功能，能够在紧急情况下迅速切断电源，保障生产现场的安全，精准的安全控制设计不仅符合工业标准，也为工人提供了更加可靠的安全保护。一方面，PLC 技术通过监测设备状态和运行数据，实现对系统的实时故障诊断，具备故障诊断系统的机械电气控制装置能够快速准确地定位和解决问题，降低了故障排查的时间成本，确保了生产的稳定性，主动的故障监测系统不仅提高了整体的可靠性，也减少了生产中因故障而引发的损失；另一方面，在应用 PLC技术时，合理的安全与故障诊断策略的设计需要兼顾系统的运行效率，需要设定合适的安全阈值，确保安全系统的触发条件既可以及时响应危险情况，又避免了对正常生产过程的不必要干扰，并且实际的故障诊断策略应考虑系统的复杂性，建立完备的故障代码库，对各类的故障进行分类和归档，以便更加高效地进行故障定位与修复。除此之外，安全与故障诊断的策略需要具备一定的智能性，现代化的 PLC 系统往往支持人工智能算法的应用，通过机器学习和数据分析，能够从历史数据中学习和预测故障模式，提前发现潜在的问题。精准的预测性的故障诊断使维护团队能够在故障实际发生之前采取预防措施，提高了系统的可靠性和稳定性。总体而言，安全与故障诊断是 PLC 技术在机械电气控制装置中的关键应用策略，通过合理的设计和智能化的技术应用，可以实现系统的安全可靠运行，减少潜在风险，提高工业生产的效率和可维护性。3.4 自动监测与报警在机械电气控制装置的应用中，自动监测与报警是 PLC 技术应用的关键策略，旨在提高系统的智能化、实时性和可靠性，自动监测通过引入各类传感器和监测装置，实现对设备运行状态、关键参数以及生产过程的全面实时监测，PLC 技术通过这些监测数据，能够准确地反映设备的工作情况，为操作人员提供翔实的生产信息，有助于实现对生产过程的全面掌控。具体而言，关键的自动监测系统涵盖对设备和系统关键性能指标的实时分析，通过对监测数据进行实时分析，PLC 系统能够自动识别生产过程中的异常状态、监测设备运行温度的异常、电流负载的波动等，从而实现对问题的及时预警和诊断，实时的智能监测机制不仅提高了系统的可靠性，还为防范潜在问题提供了前瞻性的手段。与自动监测相辅相成的是自动报警系统的建设，PLC 技术通过设定合理的报警规则，一旦监测到异常情况，能够立即自动发出报警信号，使操作人员可以在问题发生时迅速作出反应，采取必要的措施，防止问题的进一步扩大。同时，自动报警系统也可以通过网络等方式及时通知相关维护人员，实现快速响应和故障处理，从而提高了整体的生产效率。除此之外，PLC 技术能够实现对监测和报警规则的灵活调整，使其适应不同工艺和生产需求的变化，在该过程中可以引入人工智能算法，对监测数据进行深度学习和分析，提高系统的智能水平，实现对潜在问题的更加准确的预测。4 结束语PLC 技术在机械电气控制装置中具有显著的优势，为现代工业生产提供了高效、智能、安全的解决方案。编程与逻辑控制方面使控制装置具备了高度的可读性、可维护性和适应性，通过 PLC 构建的远程监控与维护体系可以建立安全、高效的网络通信架构，PLC 技术的引入可以实现机械电气的安全控制和故障诊断，保障了系统的安全稳定运行。此外，自动监测与报警方面，PLC 技术通过引入各类传感器和自动报警系统，实现了对设备运行状态的实时监测和对异常情况的自动报警。总而言之，PLC 技术在机械电气控制装置中的应用为工业自动化提供了先进的技术手段，通过合理地设计和综合应用各项策略，可以实现系统的智能化、高效化和安全化，为工业生产的现代化发展作出积极贡献。参考文献1 殷忠敏,赵海志,袁媛,等.基于PLC的矿用掘进机电液比例控制方法J.煤炭技术,2023,42(4):231-233.2 宋阳.PLC技术在机械电气自动化控制中的应用J.造纸装备及材料,2022,51(11):43-45.3 周伟,李玉平.基于PLC的全自动码垛机电气控制系统中的设计J.农机化研究,2022,44(9):168-172.4 王海波,魏晋忠.基于PLC技术的机电设备作动系统协调控制仿真J.计算机仿真,2021,38(12):39-43.5 陶丹丹.探究PLC技术在机械电气自动化控制中的应用J.机械设计,2021,38(10):160-161.6 周博.机电式自动平衡系统及控制算法研究D.北京:北京化工大学,2021.7 朱文琦,邰鑫.基于物联网数控的机械机电自动化控制系统设计J.制造业自动化,2020,42(10):141-145.8 淮文军,王明芳.基于DSP和PLC的电牵引采煤机电控系统优化设计J.煤矿机械,2020,41(5):206-208.