試析機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中PLC的應用

【摘 要】機電一體化技術是指結(jié)合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機科技的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術越來越完善，應用范圍越來越廣。PLC采用的是計算機系統(tǒng)結(jié)構，是一種專用工業(yè)控制微機系統(tǒng)。本文首先對PLC和機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)進行分析介紹，在此基礎上進一步分析機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中PLC的應用。

【關鍵詞】機電一體化 系統(tǒng) PLC應用

一、引言

近年來，機電一體化技術得到迅猛發(fā)展，在各個行業(yè)都得到廣泛地應用。隨著微電子技術的引入，為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入了新的活力，無論是在功能還是性能、制造技術上都將傳統(tǒng)的機械電器提高到了嶄新的水平，為社會帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

二、理論概述

（一）機電一體化的發(fā)展趨勢與要素、原則

機電一體化技術是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結(jié)果。它指的是在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化已經(jīng)成為了一門有著自身體系的新型學科，它不是機械技術、微電子技術以及其他新技術的簡單組合，而是上述技術的有機融合。同時，這也是機電一體化和機械電氣化的根本區(qū)別。

機電一體化的發(fā)展趨勢為：（1）系統(tǒng)化。其一個特點是網(wǎng)絡化趨勢，另一個特點是系統(tǒng)更加靈活，能夠進行任意的裁剪與重組，結(jié)構更加開放和模塊化。（2）自律分配系統(tǒng)化。未來的機電一體化產(chǎn)品既能明顯增強系統(tǒng)適應能力，又不會因為某一子系統(tǒng)出現(xiàn)故障而對整個系統(tǒng)造成影響。（3）人工智能化?！爸悄芑笔侵笝C器行為，指在控制理論的基礎上，加入例如運籌學、計算機科學、心理學、生理學、力學、人工智能等新方法使它具有判斷推理、邏輯思維能力。（4）綠色化。產(chǎn)品更加環(huán)保是世界發(fā)展趨勢。（5）全息系統(tǒng)化。這個趨勢是指產(chǎn)品的智能化越來越高，系統(tǒng)層次由簡單的“自上而下、自左而右”演變?yōu)閺碗s的雙向甚至多項聯(lián)系。（6）微型機電化。微機電一體化的產(chǎn)品加工采用超精密技術（包括光刻技術、蝕刻技術），其產(chǎn)品的特點是體積小、耗能少、運動靈活等，尤其適用于生物醫(yī)療、軍事、信息等領域，具有絕對優(yōu)勢。

2.機電一體化的五大組成要素：結(jié)構組成要素、動力組成要素、感知組成要素、職能組成要素。五大要素有機結(jié)合共同構成了機電一體化。機電一體化的四大原則：（1）接口耦合。接口耦合能將兩個信息模式不同但需要進行信息交換、傳遞的環(huán)節(jié)連接起來。（2）能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器、驅(qū)動器等最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法以及原理。（3）信息控制。（4）運動傳遞。

（二）PLC的定義、特點、構成、功能與應用

1. PLC是一種電子裝置，它是專門為在工業(yè)環(huán)境下應用設計的，它采用可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)等操作指令，并能通過數(shù)字式或者模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械生產(chǎn)、生產(chǎn)過程。

2. PLC有以下特點：（1）可靠性高、抗干擾能力強。（2）配套齊全，功能完善，適用性強。（3）便于操作與學習。（4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，便于改造、維護方便。（5）體積小，重量輕；耗能低，環(huán)保。

3. PLC的基本構成：PLC的基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器（系統(tǒng)程序儲存器、用戶程序儲存器、數(shù)據(jù)儲存器）、接口（輸入接口、輸出接口、外部設備接口擴展接口等其他接口）、外部設備編程器、電源模塊

4. PLC的功能與應用：（1）順序控制。PLC在順序控制領域的應用范圍最廣，它改變了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，提高了生產(chǎn)效率，擴大了經(jīng)濟利益。（2）程序控制。（3）通信聯(lián)網(wǎng)。（4）數(shù)據(jù)處理。PLC能構成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集和處理以控制生產(chǎn)過程。（5）顯示打印。PLC與顯示終端和打印等外圍設備連接時，可以實現(xiàn)顯示打印的功能。

三、PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應用

（一）運動控制。PLC可以對直線運動或圓周運動進行有效控制，同時它又具備可靠性高、穩(wěn)定性強、抗干擾能力強等優(yōu)點，因此將PLC引入磁選機中能有效確保設備安全高效穩(wěn)定運行，有利于提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低能源消耗。

（二）數(shù)據(jù)處理。PLC和CNC（機械加工中的數(shù)字）、計算機數(shù)控組成一體，從而實現(xiàn)數(shù)字控制。將PLC和CNC控制功能連在一起可以實現(xiàn)PLC和CNC設備間的數(shù)據(jù)傳送，由用戶獨立編程。

（三）過程控制。模擬量通常指電壓、電流、壓力、溫度等物理量，這些量都是連續(xù)變化著的。實施控制的最主要目的是確保系統(tǒng)根據(jù)一定的要求開展工作，這就要求相關模擬量生成所需的開關量或模擬量并且輸出。

（四）開關邏輯量控制。PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中最廣泛的應用即為開關邏輯量控制。在這一領域中，PLC替代了繼電器控制系統(tǒng)。多用于電鍍生產(chǎn)線控制、化工領域、機械設備的邏輯控制等。

四、結(jié)語

由本文的論述可見，機電一體化是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代化信息技術的不斷進步，機電一體化將融合更多的學科新技術（集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科交叉綜合），生產(chǎn)出更多的功能更好、性能更強的新產(chǎn)品。主要發(fā)展方向包括智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、微型化、系統(tǒng)化。當然，機電發(fā)展并不是孤立的，與之相關的技術還有很多，隨著科學技術的發(fā)展，這些技術的關聯(lián)將日漸明晰。PLC未來的發(fā)展趨勢包括：高速度、大容量、超大型或超小型、智能化程度增高，加強通信能力、編程語言多樣化等等。

機電一體化在機械制造業(yè)中將有極大的發(fā)展空間，更好的利用PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應用能最大限度的產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益。

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