机械制造业作为国民经济的支柱产业，对提升国民经济技术装备，促进国家工业化发展具有重要意义。随着科学技术的进步，工业制造逐渐向工业智造发展，对机械设备自动化、智能化水平要求更高，传统的机械自动控制器已经无法满足现代工业生产的需求。PLC技术具有可靠性高、编程容易、组态灵活、输出/输出模块齐全、运行速度快、安装方便等优点，因此广泛应用在工业生产过程中。将PLC技术应用在机械电气控制装置中，可以降低传统电气控制装置容易受到信号或者电源的干扰，避开机械设备运行过程中的安全风险，提高电气控制装置的自动化、智能化水平，更好的满足工业生产环境。
1PLC技术
1.1PLC构成
PLC技术是一种可编程存储控制器器，可以在内部实现逻辑运算、顺序控制、计数、定时等工作任务，并通过数字模拟或者模拟输入/输出模式控制各类机械设备或者生产过程。它由电源、中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元构成。电源将交流电转换为存储控制器内部所需的直流电；中央处理单元是整个可编程存储控制器的中枢系统，负责处理和运行用户程序，并进行逻辑和数学运算，确保整个系统有序运行；存储器是具备记忆功能的半导体电路，主要是存储系统程序、用户程序、逻辑变量以及其他信息；输入单元是将可编程存储控制器与被控设备的输入接口，是被控设备信息传入到可编程存储控制器的连接元件，主要接受主令元件和检测元件传递的信息；输出元件是可编程存储控制器与被控设备的连接元件，将可编程存储控制器的输出信号传递给被控设备，将中央处理器传送的弱点电信号转换为电平信号，驱动被控制设备执行元件运行。PLC技术采用单片微机系统，可靠性高、编程简单，不需要专业的计算机技术知识，就可以完成编程工作。因此，广泛应用在工业生产控制领域。
1.2PLC技术的控制方式
PLC技术的控制方式分为集散控制系统和现场总线型控制系统，集散控制系统是以微处理器为基础，采用分散控制、集中操作和管理的方式，采用多层分级、合作自治的结构形式，形成金字塔结构，可以避免单一子系统影响到整个系统的正常运行。
2PLC技术在机械电气控制装置中的应用
2.1PLC技术在数控机床控制系统的应用
数控机床是工业生产的大型设备，集电气系统、液压系统、电子系统等为一体，任何一个环节出现问题，都可能影响到整个机床的正常运行。传统的数控机床操作系统比较复杂，且往往需要人工辅助，无法实时传递信息，容易出现信息延时的现象，从而导致数控机床加工过程中出现误差，影响到零部件加工精度和准确性。将PLC技术应用在数控机床控制系统，改变过去以继电器、接触器为主的控制方式，降低电气设备运行发生的故障，可以实现机床的自动化、智能化操作，电机在运行过程中，如果出现谐波或者电压变化幅度比较大的情况下，自动化技术会自动识别，并锁定故障范围，防止故障范围进一步扩大。通过PLC输入元件，采集数控机床各个电路的数据信息，然后将数据信息传输到存储器，存储对数据进行存储处理，发送到中央处理器，中央处理器通过对数据信息编程，并下发执行命令，执行元件完成中央处理器的执行任务。最后将结果通过输出元件输出，完成整个控制器的控制过程。
2.2PLC技术在港口机械设备的控制系统
机械设备在港口装载、卸货等环节发挥重要作用，集装箱门式起重机是大型专业化集装箱的专用机械设备。门式起重机的控制系统是整个设备的核心部分，它控制起重机的上升、下降。传统的起重机控制系统需要司机在遥控室控制起重机的升降速度、位置，如果司机控制不当，速度过快可能导致货物在吊运过程中摇晃、掉落，出现严重的安全事故。将PLC技术应用在起重机的变频控制系统，可以实现起重机的自动化控制，提高装载的速度和效率。PLC变频控制器由变频器、可编程程序控制器、交流电动机、同轴编码器等构成闭环系统。可编程程序控制器主要负责采集设备运行的数据，并按照电机运行要求，控制变频器和电机的运行速度；交流电动机主要负责提供电源，将起重机的直流电变成交流电；变频器负责调解电动机的供电频率和电压，将电压控制在一个相对稳定的氛围，防止电压异常；编码器主要负责测试变频器的运行速度，并将其发送到可编辑逻辑控制器；MCGS组态软件具有良好的人机交互能力，驾驶员可以在驾驶室的屏幕上实时查看起重机的起吊情况，并根据现场的实际情况调整其中设备的相关参数，确保起吊设备可以按照预先设定的轨迹运行。为了防止门式起重机在起吊过程中与集装箱之间出现相互喷桩的现象，还可以在控制装置中安装防碰撞装置和纠偏系统，避免起吊过程中集装箱和起重机出现碰撞的现象。
2.3PLC技术在矿山机电设备控制系统的应用
采矿业是我国重要的支柱企业，矿山机电设备在生产、运输环节发挥重要作用。带式输送机的输送距离远、结构简单、连续性强、运输能力强等优点，因此广泛应用在采矿业运输环节。传统的带式输送机控制系统比较简单，在运输过程中，如果煤炭的数量比较少，或者空载运行时，带式输送机依然以固定速度高速运转，造成严重的浪费。因此，将PLC技术应用在带式输送机的系统中，可以提高带式输送机的运行效率，降低运行能耗，降低煤矿生产成本。PLC是可编程逻辑控制器，可以根据带式运输机的运行负荷，自动调节运输机的运行速度。如果运输机的装载量比较少，控制装置可以自动调节运输机的运行速度，避免运输机高速运行；如果运输机负载量比较大，控制装置可以自动提高运输机的运行速度，更好的满足运行要求；如果运输带处于空载运行，则控制系统将系统直接关系，通过这样的方式，可以降低带式运输机的运行荷载，达到节能目的。PLC技术采用单片微机系统，组态灵活、安装方便，只需要将PLC的数字模拟接口与执行元件连接，就可以立即正常工作。PLC可编程逻辑控制器通过传感设备、监控设备，可以及时采集到上料系统的数据信息，并将数据信息与数据库的信息进行对比，然后将信号传递到变频器上，变频器根据皮带机的实际运行情况，调节电机的转速，从而让控制系统根据物料系统的输送量，调节电机的转速，如果物料空载运行，则带式运输机自动关闭。变频器具有保护过电压、过电流、欠压、缺相、过热、输出接地、输出短路保护等功能，确保带式输送机安全运行。同时，PLC控制系统还具备人机交互平台，监控室或者管理人员通过液晶显示屏，可以及时分析带式运输机的运行情况进行分析，并自动打印出数据报表，一旦管理人员发现异常情况，立即发出警报信息，可以第一时间确保矿山生产的安全性。将PLC技术应用在矿山带式运输机控制同，可以实现矿山运输的远程监控、远程操控、精准定位，降低工人的作业强度和难度，提高工作效率。
2.4PLC技术在自来水厂水处理控制设备
随着科学技术的发展，现代信息技术、控制技术、电力电子技术等现代信息技术在自来水厂的广泛应用，极大地提高了自来水厂的自动化水平。为了确保城市居民用水的可靠性和稳定性，自来水厂一般采用多台水泵并行运行的模式，可以确保居民用水量发生较大变化时，通过调节水泵的台数控制水量，但是这样的模式无法保证恒压供水，且造成一定的浪费。将PLC技术应用在自来水厂水处理控制系统，可以将自来水厂管道的压力控制在所需运行的压力水平，根据城市居民用水量，自动调节水压和水量，降低供水系统的损耗，从而达到省电的目的。将PLC技术应用在水厂变频器供水系统，该控制系统由变频器、可编程程序控制器、交流电动机、同轴编码器等构成闭环系统。可编程程序控制器主要负责采集数据，并根据电机运行要求，控制变频器和电机等设备的运转速度；交流电动机将直流电流转变为交流电，并整个控制系统提供电源，变频器调节整个水处理设备的供电频率和电压；变频器根据处理设备的水流量以及自来水厂的实际流量设置参考值，经过PID调节以后，变频器向可编程逻辑控制器运行指令，流量传感器根据监测进水管道的水流量，将其转换为可编程逻辑控制识别的I/O模拟信号，自动调节自来水厂水处理设备的运行速度，满足居民供水需求。将PLC技术应用在变频控制器中，可以让水泵按照供水需求进行供水，避免水泵空载运行，避免管道压力变化过大，造成管道破裂，确保供水系统的稳定运行。
3结束语
PLC技术具有扩展性、可靠性、高效性等优点，其功能逐渐从单一的控制过程发展到制造系统的监控与控制，并在工业领域广泛应用，取得良好的应用效果。将PLC技术应用在机械电气控制装置中，可以提高电气控制装置的安全性、可靠性、灵敏度，降低机械设备运行的故障发生概率和生产成本，达到节能减排的目的。
作者:王轶 单位:甘肃省特种设备检验检测研究院