机械电气控制装置中的PLC技术应用与实现

摘要： PLC技术是实现数字化机械生产过程的有效方式，对优化机械电气控制装置、实现机械电气自动化有着积极的促进作用。如何实现PLC技术在机械电气控制装置中的有效应用，一直是相关业者的研究课题。本文对PLC技术的相关概念进行了阐述，分析了PLC技术在机械电气控制中的应用，并就如何有效实现PLC技术在机械电气控制装置中的应用提出了几条途径。旨在通过本文的研究，强化PLC技术在机械电气行业的应用，促进机械电气行业的高效发展。

关键词：机械电气；控制装置；PLC技术

前言： PLC技术采用可编程的存储器，执行逻辑运算、顺序控制等指令，实现对机械和生产过程的数字化控制，是信息化技术和科技发展的产物，对简化机械电气控制操作过程、增加机械电气控制装置的功能性，有着积极的促进作用。

一、 PLC 技术相关概念

PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，通过对可编程存储器的运用，PLC技术能够实现对生产过程的数字换管控。PLC技术是对传统继电接触控制技术的发展，通过微机技术，实现了灵活性、通用性的技术目的。PLC技术的继电器梯形图指令形式，降低了对操作维修人员计算机编程知识的要求，使用户能够通过简单的接线和编程工作，就实现对PLC技术在生产中的应用，简化操作和控制流程[1]。在对PLC技术进行使用之前，适当的准备和调试工作是必要的，能够增强PLC技术在使用中的稳定性和可靠性。

二、 PLC 技术在机械电气控制中的应用

（一）在机械控制装置中的应用

传统的电气控制系统大多采用一对一的配电开关，在使用和管理上存在着很大的难度，并且极易受到外界因素的影响进而产生安全事故。PLC技术能够简化设备中电气自动化控制的环节，实现机械的自动化，简化电气控制的时间和空间需求，既能节省操作时间，又能增强系统的安全性和可靠性。在实际应用中，PLC技术能够运用故障自动诊断分析、计算机控制等功能，保证机械设备运行的全程实时监控，及时发现和分析产生的故障和问题，同时采取科学、及时的自动化应对措施对故障进行控制和解决，使得机械设备的运行有了更高的稳定性和安全性。

（二）在电气控制装置中的应用

PLC技术在电气控制装置中的应用，在我国有了一定的普及和发展，在电气控制装置的设计中也被广泛应用。PLC技术能够有效解决传统电气控制装置操作流程繁复、灵活性低的问题，增强系统的科学性和可操作性，实现对操作流程的简化和装置灵活性的加强[2]。根据不同的设备特点和应用环境，合理选取PLC技术在机械电气控制装置中的技术应用形式，能够有效实现电气控制的自动化和系统化，对传统装置的单一性、落后性进行淘汰。PLC技术使用中简易明了的指令形式，能够使操作流程得到大力的简化，提升了设备的自动化进程。同时，PLC技术能够更加高效地完成电气控制中顺序控制和数据采集过程，并实现对信息的有效整合和控制。

（三）在机械电气安全监测中的应用

科学有效的机械电气安全监测，是机械电气设备安全有效运行的保障。PLC技术的应用能够实现对机械电气设备的自动化监测和管控，使用传感系统对设备运行进行监测，及时将设备数据传到控制中心和操作人员手中。一旦设备发生故障，安全监测系统将立即停止设备的运行，并及时对故障进行分析和解决，减少设备故障造成的损失。另外，PLC技术的应用能够实现对机械电气设备的远程监测和自动化控制，根据监测系统提供的数据，实现对设备的远程调控。在设备发生故障和问题时，将故障、问题及时反馈到控制中心，并对故障信息实施科学的分析整合，以确保对设备故障的及时消除，保证设备的安全运行。

三、 实现PLC技术在机械电气控制装置中应用的途径

（一）合理对技术类型进行选择

PLC技术在机械电气控制装置中的应用，有两种技术类型，分别是DCS系统和FCS系统，根据不同的设备特点和使用环境选取合适的系统形式，是实现PLC技术应用的有效途径。DCS系统以微处理器为基础，通过控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的方式进行系统控制，集中管理和分散控制是其最显著的特征。与DCS系统相比，FCS系统具有开放性强、智能化水平高、高度分散性和适用性强的特点，并且操作和安装相对简单，使用成本低[3]。在对PLC技术进行应用的过程中，根据设备的特性、使用环境、使用方式的不同，要进行有针对性的技术选择，保障PLC技术的有效应用。

（二）科学分析原理图

原理图是对设备和系统质量的保证，在设备的调试、使用和改进中有着重要的作用，只有对原理图进行科学、合理的设计分析，才能够实现对PLC技术的有效应用。原理图能够对技术中的问题进行展现，实现对技术和系统的优化和改进。对原理图的设计，不同的技术人员有着不同的习惯和标准，符合设备使用和操作环境，根据设备的实际情况尽心有效的设计才保证原理图设计的基础。对原理图进行科学、全面的分析，也是必不可少的，只有这样才能够保障PLC技术在应用中符合设备的实际情况。将PLC技术应用于机械电气控制装置中，要重点对原理图的主电路、控制电路等环节进行设计和分析，使原理图得到优化，进而提升PLC技术在控制装置中的应用。

（三）对控制系统进行有效设计

控制系统的质量是保证PLC技术应用水准的重要内容，良好的控制系统设计能够使PLC技术更加有效地应用于机械电气控制装置。优化控制系统的设计流程是保障PLC技术应用的重要条件。在控制系统的设计中，首先要对相关技术标准和要求进行掌握和运用，保证系统设计符合技术要求和标准。在系统设计方案完成后，要进行科学、严谨的审核，通过专业机构和人员的技术审核，保证系统设计方案的科学性和有效性。对控制系统的设计要严格遵循系统功能的运作流程，将功能有效的系统部分设计相结合，实现PLC技术在控制系统中的应用。此外，针对控制对象的不同，对控制系统的设计要有针对性的开展。例如，分散控制系统中需要对控制对象进行分散，将多条生产线的数据进行了解分析，实现对不同生产线的有效控制。

（四）通信网络设计

通信网络设计是数据信息顺畅传输的保证，是系统运行的重要环节，也是机械电气控制装置实现智能化、自动化的重要基础。PLC技术在机械电气控制装置中的应用，需要完善的通信网络进行支撑，以实现模拟量化和数字化的管控功能。常用良好的通信网络，能够保证PLC技术监控、远程监测功能的良好展开和运行。在进行通信网络设计时，要根据设备运行和实施的内外部环境进行科学可行的设计，以实现PLC技术变量预测和分析的功能。对通信网络的设计，要考虑到运行环境、设备需求等多方面因素，确保通信网络的高质量、高性能。

结论： 综上所述，PLC技术在机械电气控制设备的运行中有着积极的促进作用，通过合理进行技术类型选择、科学分析原理图、有效设计对控制系统和通信网络几点途径，能够有效实现PLC技术在机械电气控制装置中的应用。本文还对PLC技术的相关概念以及在机械电气控制装置中的应用进行了分析，通过本文的分析优化PLC技术的有效应用，发挥其对机械电气控制装置中的积极作用，促进机械电气设备的良好运行。

参考文献：

[1]林长青.PLC技术在机械电气控制装置中的运用[J].橡塑技术与装备，2016，42(08):107-108.

[2]陶兆飞，于文.PLC技术在机械电气控制装置中的应用思路探究[J/OL].电子技术与软件工程，2016，22(05):143.

[3]曹啸虎.有关PLC技术应用于机械电气控制装置的探究[J/OL].电子制作，2014，14(01):36.

PLC的标准化应用

PLC程序的标准化，除了控制过程本身，还涉及生产线布局、工艺分层、设备及元器件的命名与接口等因素，这些因素相辅相成且相互制约，是实际生产线工艺流程和设备之间的相互关系在程序世界中的完整重现。

但是因为一个生产线的自动化控制往往涉及多个环节，多种设备、多种工序的衔接，没有一套标准化的编程方法，就会造成上下游之间信息传递和控制的混乱。这也是现在诸多企业都面临的问题。

目前诸多企业已经将其设备的标准化建设列为重要的工作和珍贵的资产，标准化的建立可以大大提高生产效率，节约成本。

今天给大家推荐的这本书《PLC的标准化应用 基于西门子OMAC的面向对象的编程方法》 ，它所讲的就是这样的标准化设计我们需要怎么去做。

内容简介

《PLC的标准化应用 基于西门子OMAC的面向对象的编程方法》结合ISA88标准 ，以西门子基于OMAC的CPG方案架构展开讲解，阐述了采用面向对象编程思想的PLC标准化编程的方法。主要内容包括机械结构、电气设计、编程规范、主程序标及时钟系统、控制柜程序、控制指令、状态反馈、接口数据、元器件 以及通信程序 等方面的标准化实现 。

本书适合工控工程师用于学习标准化设备开发理念和应用，也适合企业用于开发标准化设备的借鉴参考，还可作为工控培训机构设备标准化开发和大中专相关专业的培训教材。

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目录

前言

绪论怎么理解标准化1

01标准化功能2

02标准化架构4

03工艺标准化5

第1章机械结构的标准化7

11设备ID命名的标准化8

12工艺命名的标准化13

13机械专业的交接16

第2章电气设计的标准化17

21电气配套设备ID命名的标准化18

211外购的成（配）套设备18

212电气控制柜及其他19

22电气设计思路19

221电源接口21

222控制接口24

223安全接口24

23IO符号规则27

第3章面向对象的编程思想29

31面向过程和面向对象的概念30

32面向过程和面向对象的不同表达31

33对象属性32

34对象编程32

35其他说明35

36小结36

第4章编程规范的标准化37

41M变量命名规范38

42功能块/函数编程规范39

421命名规范39

422形式参数、实际参数和变量

规范40

423程序属性42

43数据块（DB）及其他名称规范43

第5章主程序（OB1）及时钟系统

标准化45

51主程序（OB1）标准化46

52程序框架思路49

521主程序思路50

522FB_System思路50

53时钟系统程序的标准化50

531西门子CPU的时钟设置51

532日期及时间程序55

533CPU当前循环时间56

534Portal中的处理56

535小结56

第6章控制柜程序的标准化58

61FB_CabManager_×××59

62FC_IO_Ready61

63IO_Ready的应用62

第7章控制对象的物理模型63

71单个（组）控制对象的硬件组成64

72单个（组）控制对象的程序组成66

73单个（组）控制对象的程序模型68

第8章控制对象的程序模型70

81工艺概述71

82Operation与Event73

83Parameter74

84Performance74

85ID75

86Interface75

87Function76

第9章控制指令的标准化78

91控制指令的来源79

92控制指令的组成80

93控制指令的传递82

第10章状态反馈的标准化86

101状态反馈的定义87

102状态反馈的传递88

103垂直接口的定义91

第11章OMAC模式和状态管理

机制92

111ISA88标准中定义的状态93

112ISA88标准中定义的模式95

113CPG程序设计理念95

114CPG模式和状态管理程序解析97

第12章OMAC模式和状态管理

机制的改进105

121诊断信息内容的改进106

122模式和状态的配置改进109

123模式和状态的传递改进113

124最终程序状态117

第13章事件（Event）标准化119

131CPG架构中的Event管理机制120

132Event管理机制的改进127

1321改进后的Event状态分类128

1322改进后的Event配置数据块130

1323改进后的Event对象属性

指引数据块131

1324改进后的Event处理机制132

第14章设备接口数据的标准化135

141流程接口说明136

142流程接口数据定义137

1421产品移交信号137

1422数据移交信号139

1423控制请求信号140

143第三方接口数据定义141

144设备接口数据定义141

第15章元器件的标准化142

151概要及术语143

152功能概述144

153程序块说明144

1531程序块名称144

1532输入接口144

154输出接口146

155应用及后续146

第16章通信程序标准化实例148

161概述149

162DB_Message事件数据块149

163DB_Send_FIFO发送缓存数据块152

164FB_Data_Send数据发送功能块154

165使用说明155

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