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摘要：在工业生产中，电气控制技术应用十分广泛，特别是在机械设备的控制方面，电气控制比其他控制方法使用得更为普遍。本文主要对PLC技术在现代机械设备电气自动化控制中的应用进行了论述，可供交流。
关键词：PLC；机械设备；工作过程；内部运作；电气控制
1.前言
随着我国生产技术水平逐步提升，生产中应用的机械化水平也在逐步提升，PLC技术（可编程序控制器技术）逐步应用到生产中，大大提升了企业产品的生产效率。PLC控制技术具备适应性强、可靠性高、使用方便等突出特点。
2.PLC在机械设备电气控制中的基本工作过程
在设计PLC控制系统时，应满足被控机械设备的基本要求，并对实际工作现场进行研究、收集资料，并实现设计人员与操作人员的密切配合，共同拟定可操作方案，对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下，考虑控制系统的简单性与经济性，方便后期机械设备的使用及维修，并确保电气控制的安全性、稳定性。
PLC在机械设备电气控制中的基本工作过程为：
⑴控制信号的直接输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。
⑵程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。
⑶控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。
以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而PLC的工作程序恰与其相似，因此PLC程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的费用，并缩短软件开发周期。
3.PLC内部运作方式
PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的，先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：
步骤一“输入状态检查”：PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1或0代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。
步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。
步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。
此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC之反应时间，PLC输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。
4.PLC在电气设备控制中的应用
4.1开关量逻辑的控制
这是PLC控制技术中最基本、最广泛的应用领域。替代了传统的继电器电路，并同时实现顺序控制及逻辑控制，既适用于单台设备的控制，也可以应用于自动化流水线中，如生产线、组合机床、磨床、镗床和龙门刨床等。
4.2控制模拟量
在实际工业生产过程中，会出现很多连续变化的物理量，如温度、速度、流量、液位、压力等模拟量。这些模拟量可通过数字量之间D/A转换和A/D转换得以实现，确保编程器对模拟量实现处理。
4.3集中式控制系统
集中式控制系统主要采用一台功能较强大的PLC监视系统、对多个设备进行控制，已形成“中央集中式”的计算机控制体系。在该项系统中，每个设备之间的连锁、联络关系以及运行顺序等都由中央PLC来统一完成。可见，集中式控制系统比单机控制系统的成本低，更经济实惠。但如果其中一个控制对象的程序需要做出改变，就要停止中央PLC的控制，同时其他控制对象也随之停止运行。
4.4分散控制系统
在分散控制系统中，每一个控制对象都需要设置一台PLC，每台PLC之间能通过信号的传递而产生内部响应、发令或连锁等，或者可由上位机通过数据通信总线完成通信任务。分散控制系统中采取多台机械生产线控制的方式，每条生产线之间都有数据相连接，由于每个控制对象都是由自身的PLC来控制，所以如果某台PLC运行停止，对其他PLC不会产生影响。
4.5运动控制
PLC能够对圆周运动或者直线运动进行控制。在控制机构的配置中，过去进行的为直接应用于传感器及执行机构中，而现在则可以采取专用的运动控制模块。
4.6数据处理的应用
PLC在数据处理过程中，具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能，并完成对数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储于存储器中的数据同时具备参考价值，并完成控制操作。另外，这些数据也可以通过通信功能的实现而传输到智能装置中，或者打印成表。目前数据处理多应用于大型控制系统中，如过程控制系统、柔性制造系统等。
5.PLC在机械设备自动化控制应用中需要注意的问题
当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成PLC程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：
5.1温度
PLC要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
5.2湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。
5.3震动
应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。
5.4空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
5.5电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。
6.结束语
PLC技术在现代电气设备自动化控制系统中的应用不仅大大提升了系统的工作效率，还提升了系统的灵活性和智能化水平，简化了系统维护程序，降低了系统养护的成本。与此同时，我们要逐渐加强PLC技术在相关领域的应用，发挥其功用的最大化，推动我国工业更快速、稳定的发展。
参考文献：
[1]徐冰溪，PLC技术在电气设备自动化控制中的应用，企业科技创新与管理学术研讨会，2016.
[2]杜斌，马晓辉，杨威，论PLC技术在电气设备自动化控制中的应用《电子技术与软件工程》，2016.