機(jī)床電氣控制的PLC自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

鄭云龍

摘?要：隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化、體系化發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。機(jī)床作為基礎(chǔ)性工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，其PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究顯得尤為重要，直接影響著制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。本文將簡(jiǎn)述PLC控制系統(tǒng)的組成與常見功能，總結(jié)PLC自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，對(duì)設(shè)計(jì)語言以及設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)床電器PLC控制;PLC自動(dòng)化系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1PLC 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

PLC全稱可編輯邏輯控制器（Programmable Logic Control），主要應(yīng)用于電氣設(shè)備控制領(lǐng)域，及其內(nèi)部存儲(chǔ)模塊的計(jì)算、計(jì)數(shù)以及邏輯編程。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，PLC控制器有固定式、組合式兩大類。前者的重要部件有：電源、輸入輸出模塊、處理器以及控制面板等，且?guī)状竽K的組成是按照特定順序排列起來的。其中，中央處理器作為最關(guān)鍵的組成部分，其作用與人體的大腦類似，用于用戶編輯程序及其功能的執(zhí)行與操作，并收集、整理、保存整個(gè)過程中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息。內(nèi)容容量的大小是衡量中央處理器性能的重要指標(biāo)，對(duì)運(yùn)行速度以及運(yùn)行效率有著直接性影響。同時(shí)，PLC的輸入輸出數(shù)量、運(yùn)算速度以及空間容量也會(huì)對(duì)中央處理器的控制性能造成直接或者間接的影響。

PLC的常見功能如下：第一，條件控制。利用中央處理器執(zhí)行與、或、非等邏輯運(yùn)算，控制繼電器、并聯(lián)與串聯(lián)開關(guān)等;第二，限時(shí)控制。通過添加定時(shí)器對(duì)電路按照既定程序進(jìn)行時(shí)間控制。該功能具有操作簡(jiǎn)便，易于調(diào)整的特點(diǎn)。同時(shí)，還具有步進(jìn)控制功能。只有執(zhí)行完上一部步驟之后，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)重置與調(diào)節(jié)，然后執(zhí)行后續(xù)命令;第三，遠(yuǎn)程控制。作為發(fā)射、接收信號(hào)的中轉(zhuǎn)站，對(duì)收集的信息進(jìn)行管理控制，同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以調(diào)控模擬數(shù)據(jù)。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以提高制造生產(chǎn)效率、滿足目標(biāo)技術(shù)發(fā)展需求、提高產(chǎn)品質(zhì)量為基本目標(biāo)。在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循以下原則：完整性原則。即確保制造工藝以及操作命令能夠可靠執(zhí)行;經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可操性強(qiáng)，且要盡可能降低成本;可考性原則?？刂企w系要能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行;發(fā)展性原則。在設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體考量，特別是要在通信接口等方面預(yù)留完善空間。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

PLC控制籠統(tǒng)來說，主要分為軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng)兩大模塊。前者是指應(yīng)用程序，后者是指外部設(shè)備。下面，分別對(duì)其具體設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行闡述分析。

3.1 全面了解被控對(duì)象

對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本前提就是要被控對(duì)象有全面的了解。相關(guān)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，整理分析數(shù)據(jù)信息，并與數(shù)控機(jī)床的直接操作人員進(jìn)行技術(shù)交流，以便能夠掌握實(shí)際生產(chǎn)需求，對(duì)機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的功能、時(shí)序、電氣系統(tǒng)、機(jī)械與液壓模塊等主要部件的關(guān)系與作用進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高人機(jī)界面的外觀美觀、系統(tǒng)操作的便捷性。

3.2 選擇硬件

機(jī)床電氣控制的PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包含輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及可編程邏輯控制器。輸入設(shè)備包含按鈕、開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)）、傳感器（限位傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等）等;輸出設(shè)備包含電磁閥、接觸器、指示燈、繼電器以及執(zhí)行器等;可編程邏輯控制器包含控制器、容量選擇。此外，還涉及到輸入輸出端口的分配工作，比如在進(jìn)行通道分配的過程中，首先要了解設(shè)備代碼、I/O編號(hào)、名稱、功能等，同時(shí)在分配表要明確標(biāo)注定時(shí)器、繼電器以及計(jì)算器等部件的地址。

3.3 操縱程序的編制

機(jī)床PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)際加工需求為根本，有針對(duì)性地開展程序合計(jì)，并合理優(yōu)化操作模式。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要注重實(shí)用價(jià)值的提高，在編制程序命令的過程中，應(yīng)按照一定順序編制操作程序，以確保所有程序都是合理的、可運(yùn)行的，具有現(xiàn)實(shí)意義。一般來說，操作系統(tǒng)編制應(yīng)涉及初始化軟件設(shè)計(jì)、性能檢查、事故分析、顯示報(bào)警、連鎖保護(hù)等功能。

3.4 程序的調(diào)節(jié)

程序調(diào)節(jié)分為模擬調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)兩種?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)顧名思義，這里不在贅述。模擬調(diào)解，就是要通過現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)獲得模擬數(shù)據(jù)，然后開展硬件模擬以及軟件模擬。

4 機(jī)床PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

數(shù)控機(jī)床的PLC系統(tǒng)編程方案的制定，首先要確定編輯語言。應(yīng)遵循通俗易懂、便于維護(hù)的宗旨，使軟件操作者能夠在短時(shí)內(nèi)理解并掌握。梯形圖編程語言以及指令語句表編程語言的應(yīng)用較為廣泛。其中，指令語句表，與計(jì)算機(jī)語言區(qū)別不大，主要是通過易于記憶的文字符號(hào)實(shí)現(xiàn)助憶指令;而梯形圖編程語言則是以繼電器梯形圖為雛形，進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化升級(jí)。值得注意的是，梯形圖職工的連線表示的是各部件之間的邏輯。其程序編寫以及執(zhí)行都是按照一定順序的。編寫按照從上到下，行與行之前按照從左到右的規(guī)則;執(zhí)行順序亦然。梯形圖的左右垂直線分別為起始母線和終止母線。PLC控制系統(tǒng)的各個(gè)邏輯行都要從起始母線開始，在終止目標(biāo)或者是在繼電器線圈結(jié)束。母線線圈與終止母線二者之間是不能存在觸點(diǎn)的，但是在和起始母線之間則必須存在。相同廠家生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，梯形圖語言、助記符語言可以隨意轉(zhuǎn)換。但是，二者并不能混淆。它們的使用范圍存在一定差異。通常情況下，助記符語言用于手持編程器，而梯形圖語言則常用與計(jì)算機(jī)編程。

5 結(jié)語

近些年，工業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代更新，基于機(jī)床電氣控制的PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用成為了制造產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)課題。PLC自動(dòng)化系統(tǒng)因操作便捷、抗干擾性強(qiáng)、安全穩(wěn)定性高、費(fèi)用消耗小等特點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床中獲得了廣泛應(yīng)用，其發(fā)展前景一片大好。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，研發(fā)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)的實(shí)際需求，以發(fā)展的眼光，全面了解被控對(duì)象，合理選擇硬件，不斷提升程序編程與調(diào)節(jié)的實(shí)用性、可操作性，從而推動(dòng)我國(guó)機(jī)床加工制造產(chǎn)業(yè)快速向前發(fā)展。

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