PLC技術(shù)在數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

候永愛 劉利銳

（1.內(nèi)蒙古一機集團宏遠電器股份有限公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市 014032）

（2.內(nèi)蒙古第一機械集團股份有限公司科研所 內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市 014032）

PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，改善了數(shù)控機床運行的電氣控制系統(tǒng)（以下簡稱為數(shù)控電氣）的運行能力，具體表現(xiàn)在三個方面：

（1）可編程控制器在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺中，完成了信息傳輸與反饋、自主分析處理等流程，提升數(shù)控電氣的智能控制能力；

（2）增強了控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定能力，減少運維管理的人力與財力投入；

（3）PLC 技術(shù)具有較強穩(wěn)定性，自編程完成檢測功能，有效提升數(shù)控電氣的安全性。

1 PLC技術(shù)概述

1.1 技術(shù)理論

PLC 技術(shù)依據(jù)數(shù)控電氣運行時實際存在問題，設(shè)計成自動化控制應(yīng)用體系，以此解決工業(yè)生產(chǎn)運行時存在的各類問題，順應(yīng)工業(yè)環(huán)境的發(fā)展需求。其設(shè)計時應(yīng)用的語言更具高級性，使用方式更為靈活，實現(xiàn)了對輸出與輸入多種語言的模擬與演習(xí)，以此加強工業(yè)機械的運作效果，使PLC 技術(shù)及其設(shè)備運行時，形成有序整體，為數(shù)控電氣運行提供助力[1]。

1.2 技術(shù)特點

現(xiàn)階段，工業(yè)發(fā)展進程中，PLC 技術(shù)逐漸獲得了廣泛應(yīng)用的發(fā)展趨勢，基于其自身具有較強的適應(yīng)能力、較高的穩(wěn)定性，運行系統(tǒng)與功能具有完善性，易于學(xué)習(xí)與操作，便于操作人員在短時間內(nèi)迅速掌握其內(nèi)在運行理念，備受人們關(guān)注與認可。

1.3 技術(shù)功能與作用

PLC 技術(shù)能夠自定義控制范圍，不受范圍限制，可控點達到上萬個。PLC 技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用語言較為豐富，有效開展數(shù)據(jù)的集中性處理，甚至實現(xiàn)了高級語言的綜合應(yīng)用。在開展數(shù)據(jù)處理時，PLC技術(shù)應(yīng)用的編程控制器為四則運算指令，有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的便捷性操作。在PLC 技術(shù)落實大范圍監(jiān)控時，實現(xiàn)了對生產(chǎn)中存在的問題加以整合，開展集中式處理程序，保障各類問題處于受控狀態(tài)。高級編輯語言，對系統(tǒng)各部位開展了有效控制，加強電動機儀器的控制效果。

2 PLC技術(shù)的應(yīng)用流程

PLC 技術(shù)在設(shè)計應(yīng)用流程的具體內(nèi)容為：

（1）收集與整合相關(guān)數(shù)據(jù)，借助控制系統(tǒng)完成對應(yīng)操作，完整傳輸編輯完成的語言，使其傳達至對應(yīng)區(qū)域，繼而開展系統(tǒng)判斷，分析編輯完成數(shù)據(jù)的應(yīng)用狀態(tài)。此程序完成了PLC技術(shù)的輸入程序，應(yīng)結(jié)合數(shù)控電氣整體的電路運行情況，開展收集數(shù)據(jù)的對比與分析。此階段PLC 技術(shù)對外來數(shù)據(jù)實現(xiàn)了電路連接，借助寄存器完成數(shù)據(jù)讀取的基礎(chǔ)需求，保障相關(guān)程序處于可執(zhí)行狀態(tài)。

（2）結(jié)合用戶需求，全面掃描原始指令，依據(jù)實際存在的具體情況加以分析，提出具有適應(yīng)性的解決方案。此程序?qū)儆趫?zhí)行階段，依據(jù)相關(guān)指令執(zhí)行對應(yīng)操作，保障執(zhí)行程序的規(guī)范性與信息讀取的有序性。此程序中的用戶模塊，構(gòu)建時結(jié)合了工業(yè)生產(chǎn)中的各個主體，保障指令的有效獲取，依據(jù)存儲器完整指令的跳轉(zhuǎn)。如若指令跳轉(zhuǎn)失敗，在初始程序中完成指令執(zhí)行時，再次進入處理流程，保障指令處于執(zhí)行狀態(tài)。

（3）將總結(jié)的處理措施傳輸至系統(tǒng)平臺，借助系統(tǒng)發(fā)出指令，完成PLC 技術(shù)的應(yīng)用流程。

3 PLC技術(shù)應(yīng)用在機床電氣的具體途徑

3.1 自控

PLC 技術(shù)在數(shù)控電氣方面獲取了良好應(yīng)用，有效減少人為操作的可能性，全面提升自動化操作能力，在實際開展操作期間，完成了數(shù)據(jù)與指令的編輯，繼而借助程序開展PLC 技術(shù)應(yīng)用。在指令實施期間，電氣設(shè)備實現(xiàn)了自動化應(yīng)用效果，在其出現(xiàn)設(shè)備故障時，PLC 技術(shù)給予其有效的解決方案，自動化開展問題排查工作，使其恢復(fù)程序運行。

3.2 信息反饋

PLC 技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控電氣系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對電氣設(shè)備運行存在的問題，開展有效檢測與反饋，相關(guān)人員完成工作設(shè)備的對應(yīng)控制工作即可，以此保障設(shè)備處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。PLC 技術(shù)完成了電氣設(shè)備運行問題的自動化檢測程序，精準確定故障位置，便于操作人員實施相對應(yīng)的維修工作，有效提升維修效率，增強數(shù)控電氣設(shè)備的運行能力。

3.3 照明

在傳統(tǒng)數(shù)控電氣系統(tǒng)運行時，采取的照明設(shè)計大多數(shù)表現(xiàn)為開機即啟動。比如控制柜開機時，其照明系統(tǒng)隨之啟動，在關(guān)閉控制柜時，照明系統(tǒng)隨之停止運行。如若將PLC 技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)電氣照明系統(tǒng)中，照明系統(tǒng)應(yīng)用將會更具操作靈活性、控制便利性。例如，照明系統(tǒng)在開啟前期以黃燈為表示，在停止運行時以紅燈為表示，正常照明時以綠燈為表示，以此加以區(qū)分管理照明系統(tǒng)，增強相關(guān)人員對照明系統(tǒng)的操控能力。

3.4 組合機床控制

鑒于數(shù)控機床具有較為繁雜的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，為此，開展相對應(yīng)的電氣控制工作時，對其系統(tǒng)整體要求更為嚴格，要求PLC 技術(shù)控制工作更具穩(wěn)定性與安全性。將PLC 技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)電氣時，為其提供了自動化運行能力，以此解決控制與操作的相關(guān)問題，保障組合數(shù)控順應(yīng)機械主軸的各項需求，最大程度地提升加工機械的各項需求，在實際加工時，鑒于加工操作臺以封閉為常態(tài)，為此操作臺其他環(huán)節(jié)應(yīng)適當增加電路，引起數(shù)控機床內(nèi)部的電路設(shè)計較為繁雜，對輸出與輸入的點位數(shù)量需求更多。應(yīng)用PLC 技術(shù)良好解決了此類電路復(fù)雜的問題，提升數(shù)控電氣系統(tǒng)的可維修與管理性能[2]。

3.5 集中控制

PLC 技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，一臺即可完成多種控制需求，實現(xiàn)了多臺設(shè)備的集中控制，完成了不同設(shè)備相互連接工作。集中式控制系統(tǒng)運行成本更為低廉，極具經(jīng)濟實惠的運行優(yōu)勢，如若轉(zhuǎn)換控制對象，則會停止PLC 技術(shù)的控制，完成控制主體的變更，重新啟動PLC技術(shù)即可。

3.6 單獨控制

PLC 技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控電氣時，相比傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，顯著提升了生產(chǎn)效率，加強生產(chǎn)線設(shè)備的集中控制能力。PLC 技術(shù)及其控制系統(tǒng)，對數(shù)控電氣生產(chǎn)線上任一設(shè)備實現(xiàn)了單獨控制效果，保障技術(shù)應(yīng)用的有效性。PLC 設(shè)置相關(guān)的控制程序，繼而由設(shè)定的程序完成生產(chǎn)線的整體控制，實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的完整傳輸，有效解決生產(chǎn)線運行存在的各類問題，提升設(shè)備穩(wěn)定性能，達成精度生產(chǎn)目標[3]。

3.7 邏輯控制開關(guān)量

PLC 技術(shù)在數(shù)控電氣中最為基礎(chǔ)的應(yīng)用在于開關(guān)量控制。傳統(tǒng)開展開關(guān)量控制期間，應(yīng)用的是繼電器電路予以完成，PLC 技術(shù)成功取代了繼電器的應(yīng)用，實現(xiàn)了開關(guān)量的良好控制，控制表現(xiàn)在順序與邏輯兩個方面，使開關(guān)量控制適用于多種情況，具體包括單臺設(shè)備與自動化流水線。

3.8 模擬量的科學(xué)控制

在實際落實數(shù)控電氣生產(chǎn)期間，存在諸多連續(xù)性動態(tài)變化的參數(shù)，以物理量為主，包括溫度指數(shù)、生產(chǎn)速度、生產(chǎn)流量、液位指標、壓力數(shù)值等。此類參數(shù)可借助數(shù)字量轉(zhuǎn)換予以實現(xiàn)控制程序，數(shù)字量轉(zhuǎn)換方式有兩種，即D/A、A/D，保障編程器高效處理模擬量。

3.9 運動控制

PLC 技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控電氣系統(tǒng)時，完成了多種運動的有效控制，包括圓周與直線兩種運動。配置控制機構(gòu)期間，以往采取的有效措施為，在傳感器與執(zhí)行程序中，實現(xiàn)直接應(yīng)用與控制?，F(xiàn)階段采取的運動控制為專項應(yīng)用模塊。例如，多軸位置開展的運動控制、伺服電機實時相關(guān)控制。PLC 技術(shù)對數(shù)控電氣實施了精準控制，以此保障相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。在開展運動控制期間，對設(shè)備運行參數(shù)予以精準調(diào)整，使其處于精細化生產(chǎn)流程。PLC 技術(shù)裝置內(nèi)部裝設(shè)了微型處理器，具有既定程序的可輸入性質(zhì)，此類固化程序有效保障運行參數(shù)的穩(wěn)定性，防止其發(fā)生篡改的可能性。為此，PLC 技術(shù)相關(guān)裝置針對生產(chǎn)設(shè)備實施了高度精準的控制，以此保障生產(chǎn)質(zhì)量，加強產(chǎn)品質(zhì)量控制力度。此技術(shù)現(xiàn)已獲得廣泛應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。

3.10 數(shù)據(jù)處理

PLC 技術(shù)應(yīng)用與操作系統(tǒng)日趨完善，PLC 技術(shù)相關(guān)研發(fā)人員，開展了內(nèi)置處理器的升級探索，以便于增強PLC 技術(shù)的應(yīng)用性能，使其適用于更多項目的工作任務(wù)。現(xiàn)階段，PLC 技術(shù)內(nèi)設(shè)的數(shù)據(jù)處理程序，完成了數(shù)據(jù)的精準輸入與存儲，并開展了相對應(yīng)的執(zhí)行指令。在此期間，數(shù)據(jù)處理較為關(guān)鍵，數(shù)據(jù)處理的精準程度，關(guān)乎著指令運行的方向與效果。為此，以產(chǎn)品質(zhì)量為核心，生產(chǎn)期間應(yīng)完整保存與統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，以備對比分析。PLC 技術(shù)良好實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的保存與統(tǒng)計工作，在相關(guān)程序開展數(shù)據(jù)錄入期間，裝置對設(shè)備運行參數(shù)予以有效統(tǒng)計與完整保存，為設(shè)備研發(fā)提供技術(shù)與數(shù)據(jù)的雙重支持。與此同時，PLC 技術(shù)具有良好的數(shù)據(jù)傳遞能力，保障信息完整性傳輸，提升相關(guān)設(shè)備工作數(shù)據(jù)的精準監(jiān)控，如若發(fā)生穩(wěn)定性問題，及時予以修正，以此保障產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

4 PLC技術(shù)應(yīng)用在機床電器控制應(yīng)采取的改進方案

4.1 加強設(shè)備信號的穩(wěn)定性

如若閘門與接觸器發(fā)生運行問題，極易引起PLC 系統(tǒng)難以精準發(fā)布數(shù)控電氣的相關(guān)指令，引起設(shè)備無法有效接收指令，造成設(shè)定程序的未響應(yīng)問題。此類問題的產(chǎn)生成因在于接觸器連接問題，或者受到電磁干擾。針對指令執(zhí)行存在問題，應(yīng)采取加強設(shè)備信號穩(wěn)定性的改進措施，以此保障PLC 技術(shù)處于有序的應(yīng)用狀態(tài)。

在PLC 技術(shù)融合于數(shù)控電氣時，應(yīng)對其系統(tǒng)開展升級操作，以操作安全與穩(wěn)定為視角，使其應(yīng)用性能予以增強，保持設(shè)備持續(xù)性運行能力。PLC 控制設(shè)備應(yīng)開展運維管理，對其實施定期維護措施，針對存在的老化與損壞問題，開展及時更換流程，有效升級PLC 技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，保障其運行的穩(wěn)定性、靈敏響應(yīng)的規(guī)范性，促進其在數(shù)控電氣系統(tǒng)中獲取良好的應(yīng)用效果[4]。

4.2 增強故障提示的精準性

控制系統(tǒng)問題發(fā)生原因大多數(shù)為：系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生短路，造成整體系統(tǒng)運行不暢。系統(tǒng)運行不暢時，引起PLC 技術(shù)難以科學(xué)開展信息的分析與處理工作，產(chǎn)生失控問題。針對系統(tǒng)短路問題，加以故障分析，大多數(shù)表現(xiàn)為線路年久失修、定期維護工作不到位等。針對控制系統(tǒng)運行不暢問題，應(yīng)開展各區(qū)間故障提示的完善工作，以此保障在短時間內(nèi)迅速確定短路故障的發(fā)生位置，繼而開展有效的維修工作，保障PLC技術(shù)與數(shù)控電氣兩者系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

在PLC 技術(shù)集中處理與分析數(shù)控電氣相關(guān)數(shù)據(jù)時，應(yīng)加強故障提示功能的應(yīng)用與完善。針對潛在可能性發(fā)生的故障問題，予以事先報警，以此提升故障排查效率，科學(xué)提出危險因素，營造較為安全的運行環(huán)境，使問題在發(fā)生期間，給予其及時響應(yīng)，高效開展故障分析，以此有效控制生產(chǎn)中發(fā)生安全事故，營建安全生產(chǎn)環(huán)境。

5 PLC技術(shù)改造數(shù)控電氣的具體措施

5.1 科學(xué)分配I/O點位

結(jié)合數(shù)控電氣系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)備，劃分為輸入與輸出兩個類型，整理其數(shù)量與型號，科學(xué)開展I/O 點位的分配工作，便于技術(shù)人員開展連接圖與相關(guān)程序的后續(xù)工作。關(guān)注PLC輸出點位的分配效果，針對各類輸出點位應(yīng)連接相互獨立的電源，保障供電的有序性。各個輸出點位之間應(yīng)適當采取隔離措施，在分組輸出期間，可使用相同電源。此外，在PLC 技術(shù)設(shè)備選購期間，應(yīng)在其實際承載容量范圍內(nèi)，預(yù)留至少10%的容量，為其后續(xù)系統(tǒng)升級與功能拓展提供可能性，此種設(shè)計理念，具有經(jīng)濟化可行性。

5.2 保障輸出數(shù)據(jù)與PLC技術(shù)相匹配

在系統(tǒng)開展改造程序期間，應(yīng)保障處于外圍位置的設(shè)備，匹配與PLC 技術(shù)輸出數(shù)據(jù)類型，防止系統(tǒng)運行發(fā)生故障問題。PLC 技術(shù)輸出類型具有多樣化，依據(jù)輸出端具有負載能力，分為直流與交流兩類；依據(jù)電流實際規(guī)格，可劃分為大與小兩種電流；依據(jù)輸出點位操作能力與頻率差異，可分為繼電器、晶閘管、晶體管。PLC技術(shù)的輸出裝置，均具有維護系統(tǒng)運行安全與穩(wěn)定的能力。

5.3 保護措施

在機床設(shè)備運行期間，應(yīng)安裝互鎖保護設(shè)施，互鎖安裝位置為繼電器與接觸點之間。在PLC 技術(shù)梯形圖中，機床具有自反轉(zhuǎn)控制能力，然而主電路中存在交流接觸器觸電，極易引起短時間內(nèi)電流超大問題，或者時間超長失控引起的熔焊現(xiàn)象，造成短路事故，甚至是更為嚴重的安全事故。為此，在硬件位置添加互鎖裝置，有助于加強系統(tǒng)保護效能。此外，應(yīng)開展機床關(guān)鍵位置的防護工作，開展硬件處理工作，便于在PLC 技術(shù)輸出位置采取急停措施，保障設(shè)備處于安全保護狀態(tài)。

6 結(jié)論

綜上所述，在國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展進程中，PLC 技術(shù)獲得了完善與優(yōu)化，在未來各領(lǐng)域中獲取了更為廣闊的應(yīng)用空間，尤其表現(xiàn)在數(shù)控電氣方面，PLC 技術(shù)實現(xiàn)了時間精準把握，借助其運行的穩(wěn)定與安全優(yōu)勢，滿足了數(shù)控電氣對控制技術(shù)的多重需求。PLC 技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控電氣系統(tǒng)中，有助于提升數(shù)控電氣整體的工作效能，使其處于穩(wěn)定有序的自動化處理狀態(tài)，保障生產(chǎn)安全。