基于機床電氣控制的PLC自動化系統(tǒng)設(shè)計

蔡清水

摘 要：伴隨著制造自動化水準(zhǔn)的持續(xù)提升，憑借機床電氣操縱的自動化體系越來越受到人們的關(guān)注，可編程邏輯控制器是現(xiàn)在最有前進(jìn)空間的商品。文章先講述了可編程邏輯控制器的根本準(zhǔn)則以及程序，之后對PLC的程序語言、編程方式以及軟件策劃開展了深刻的解析以及講述。

關(guān)鍵詞：電氣控制；PLC；自動化系統(tǒng)；編程

1 PLC定義、構(gòu)成及功能

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入和輸出控制各種類型的機械或制作程序。

從構(gòu)造上來講，PLC能夠劃分為兩種形式：固定以及組合形式，這里，固定形式的PLC關(guān)鍵是由CPU、I/O模塊、電源、內(nèi)存塊和顯示面板組成的，由這些組成不能拆卸的整體。組合形式的PLC關(guān)鍵是由CPU、I/O模塊、內(nèi)存塊、機器架、電源等根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成。PLC中最關(guān)鍵的是CPU，擔(dān)任著控制中樞的職責(zé)，任何一套的PLC必須要有一個自己的CPU，CPU的用途關(guān)鍵是根據(jù)PLC程序中所給序的性能對客戶程序以及有關(guān)數(shù)據(jù)開展收取以及存儲，同時經(jīng)過掃描的形式對現(xiàn)場輸入設(shè)備接收到的形式以及資料開展收集，在存儲設(shè)備中存儲。CPU是由儲存設(shè)備、操縱形式總線、運算設(shè)備等結(jié)構(gòu)組成，CPU和內(nèi)存容量是PLC的非常關(guān)鍵的參數(shù)，對PLC的作業(yè)效率、I/O模塊的數(shù)量和程序的大小都有著關(guān)鍵的決定性功能，對操縱規(guī)模存在著約束的作用。

PLC擁有的性能：一，限時操縱，PLC能夠供應(yīng)多個定時設(shè)備，并且對定時下達(dá)指令，同時能夠非?？焖俚拈_展運用抑或變動。二，條件操縱，PLC對不等邏輯計算的指令展開了操縱，同時對機電設(shè)備是并聯(lián)、串聯(lián)還是一起存在的鏈接展開處置。三，步進(jìn)操縱，PLC的步進(jìn)操縱關(guān)鍵表現(xiàn)在下一步驟的開始，在上一步驟完成之后開始，同時對移位儲存設(shè)備開展了設(shè)置。四，通信與聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在一些PLC已擁有通信措施，能夠完成遠(yuǎn)程操縱I/O，也能夠?qū)LC組成了一個分散式的操縱，方便開展整體管制以及分散操縱。五，模數(shù)和數(shù)模之間性能的轉(zhuǎn)變，這一性能并不是PLC都有，這項性能主要是操縱同時調(diào)節(jié)模擬量。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則及步驟

2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則

電氣操縱體系的關(guān)鍵宗旨是保證被操縱目標(biāo)技術(shù)需求能夠獲得滿足，推動制造速度以及商品品質(zhì)能夠有更大的提高。在可編程邏輯控制器操縱體系的策劃程序中，大多要按照下面的幾項標(biāo)準(zhǔn)：第一，完整性標(biāo)準(zhǔn)，就是保證工業(yè)制造程序和機器設(shè)施操縱需求能夠獲得滿足。第二，經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)，要求策劃出的體系不僅簡便還實用。第三，可靠性標(biāo)準(zhǔn)，就是所策劃出的可編程邏輯控制器體系工作安穩(wěn)安全。第四，發(fā)展性標(biāo)準(zhǔn)，就是對制造技術(shù)的前進(jìn)要進(jìn)行整體性的思考，尤其在通信功能和I/O接口等部分提前保留能夠前進(jìn)的空間。

以可編程邏輯控制器所承受的操縱使命為關(guān)鍵根據(jù)，深入解析被操縱目標(biāo)的制造技術(shù)和特征。在操縱規(guī)模部分，要憑借體系中I/O設(shè)施的數(shù)量對操縱體系的操縱規(guī)模開展權(quán)衡，可編程邏輯控制器操縱體系在操縱規(guī)模較大，尤其是使用開關(guān)進(jìn)行操縱的設(shè)施量多的狀況；在可靠性部分，可編程邏輯控制器主要適合在I/O數(shù)量低于二十的狀況；在技術(shù)繁瑣程序部分，可編程邏輯控制器在技術(shù)繁瑣系數(shù)較高的狀況下表現(xiàn)的最明顯；在對資料處置的效率部分，可編程邏輯控制器主要適合在數(shù)據(jù)處置速度有限，并且關(guān)鍵是工業(yè)程序操作的地方。

2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計主要涉及到硬件及軟件兩個方面，硬件設(shè)計主要針對的是PLC外部設(shè)備，軟件設(shè)計主要針對的是PLC應(yīng)用程序。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟主要有以下四步。

（1）了解并熟悉被控對象。進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計工作的前提是對被控系統(tǒng)有充分的認(rèn)識和了解。設(shè)計人員需要到現(xiàn)場進(jìn)行實地調(diào)研，收集相關(guān)資料，同時與操作人員進(jìn)行充分的交流和溝通，全面了解被控對象的功能、動作時序、條件、電氣系統(tǒng)和機械及液壓之間的關(guān)系、PLC相互間是否聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)工作方式以及人機界面等相關(guān)內(nèi)容。

（2）選擇硬件。關(guān)于I/O設(shè)備，主要涉及到按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)以及相應(yīng)的傳感器等輸入設(shè)備，電磁閥、繼電器、接觸器、信號指示燈以及相應(yīng)的執(zhí)行器等輸出設(shè)備；可編程邏輯控制器，主要包括110模塊、可編程邏輯控制器的型號、容量以及電源等；I/O端口分配，在分配I/O通道的時候，需要提供含有I/O編號、名稱、設(shè)備代碼以及功能等相關(guān)信息在內(nèi)的I/O通道分配表；PLC外圍硬件線路圖的繪制；分配定時器、計數(shù)器以及相關(guān)的內(nèi)部輔助繼電器地址。

（3）操縱程序的編制。要根據(jù)操縱體系詳細(xì)需求為關(guān)鍵，選取適宜的操縱方式對PLC的程序軟件開展策劃。在編制程序軟件時一定要以保證操縱要求能夠全部實現(xiàn)，對有關(guān)操縱性能和全部工作程序一一的進(jìn)行編制，對體系確定的性能開展健全，普遍情況下，程序的編寫差不多關(guān)系到初始化軟件、檢查、事故判斷以及顯示軟件、保護(hù)劑連鎖軟件等。

（4）程序的調(diào)節(jié)，關(guān)鍵包含模擬和現(xiàn)場調(diào)節(jié)兩個部分，這里面，針對模擬調(diào)節(jié)來講，以現(xiàn)場信號形成模式為根據(jù)，能夠劃分為硬件和軟件模擬法兩類。

3 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

PLC控制系統(tǒng)編程軟件。在確定PLC編程語言的時候主要要考慮編寫及調(diào)試的便利性，PLC編程語言主要是面向客戶，在實踐中比較常見的PLC編程語言主要有梯形圖編程語言和指令語句表編程語言兩種。其中，梯形圖編程語言的應(yīng)用范圍最為廣泛，基礎(chǔ)是原繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖，需要提醒的是，圖中的連線代表相互間的邏輯關(guān)系。梯形圖編程格式為：編寫順序為由上到下，各行由左到右，PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖編寫順序之間沒有差別；梯形圖左垂直線為起始母線，有垂直線為終止母線，各個邏輯行需始于起始母線，終于繼電器線圈或終止母線；線圈和起始母線之間必須有觸點，但和終止母線間不得有觸點。另外一種比較常見的PLC編程語言就是指令語句表編程語言，和計算機匯編語言近似，助記符語言XCPLC指令的表達(dá)也是借助便于記憶的文字符號實現(xiàn)的。同一廠家推出的PLC產(chǎn)品，助記符語言和梯形圖語言之間是能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。助記符語言和梯形圖語言的適用范圍有一定區(qū)別，一般情況下，主要是在手持編程器中使用助記符語言，而計算機編程過程中主要使用梯形圖語言。

4 結(jié)束語

總之，伴隨著制造自動化水準(zhǔn)的持續(xù)提升，憑借機床電氣操縱的自動化體系越來越受到人們的關(guān)注，PLC主要擁有下面所列的優(yōu)勢：安穩(wěn)穩(wěn)定、能夠抵御強阻礙，程序編寫簡便，性能出色，能源使用量少，在現(xiàn)階段工業(yè)自動化操縱中被越來越多的地方使用，可編程邏輯控制器具有積極的前進(jìn)空間。

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