PLC在機(jī)械自動化中的應(yīng)用

周曉靜 禹智慧

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，PLC技術(shù)在中國取得了巨大的進(jìn)步，并已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。 PLC本質(zhì)上是一臺用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，由中央處理器、電源、存儲介質(zhì)和輸入/輸出端口組成，具有操作簡單、通用性強(qiáng)、體積小、能耗低、抗干擾功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于機(jī)械制造業(yè)。在機(jī)械制造的生產(chǎn)過程中，PLC自動化技術(shù)可以通過遠(yuǎn)程控制和通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)處理和開關(guān)控制功能來實(shí)現(xiàn)物料供應(yīng)和運(yùn)輸自動化、生產(chǎn)自動化、設(shè)備組裝自動化和檢查自動化。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)械;自動化;應(yīng)用

0 引言

可編程控制器在電氣設(shè)備系統(tǒng)中占有重要地位。根據(jù)不同設(shè)備的不同操作模式，通過PLC技術(shù)設(shè)置相應(yīng)的控制程序，經(jīng)過實(shí)際測試，程序的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性逐漸提高，以確保電氣性能。PLC設(shè)備的整體集成度較高，通常由存儲設(shè)備，編程框架和交互端口組成，以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備集成的管理目標(biāo)。PLC自動化技術(shù)的發(fā)展不僅極大地促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的快速提高，也促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展。中國是一個(gè)工業(yè)大國，機(jī)械制造業(yè)對工業(yè)發(fā)展具有非常重要的影響。當(dāng)前，中國機(jī)械制造業(yè)的各種自動化技術(shù)正逐步向數(shù)字化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

1 PLC技術(shù)在機(jī)械自動控制裝置中的應(yīng)用原理

第一步是輸入采樣步驟，其中技術(shù)人員主要使用可編輯邏輯控制器來掃描與輸入有關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其存儲在I/O圖像區(qū)域單元中。輸入采樣操作完成后，進(jìn)入輸出刷新和程序執(zhí)行階段時(shí)，I/O圖像區(qū)域中的單元狀態(tài)數(shù)據(jù)將有所更改，輸入狀態(tài)也將更改。

第二步是用戶程序的執(zhí)行步驟，其中可編輯邏輯控制器完成程序的自上而下掃描，以自上而下，從左至右的順序執(zhí)行邏輯運(yùn)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果刷新邏輯線圈。根據(jù)系統(tǒng)存儲區(qū)的狀態(tài)以及I/O區(qū)中線圈的狀態(tài)，很明顯看出是否需要執(zhí)行梯形圖中的特殊指令。

第三步是輸出刷新步驟，這也是控制器的最后編程步驟，其中中央處理單元根據(jù)I/O圖像區(qū)域的數(shù)據(jù)狀態(tài)，刷新輸出鎖存電路，然后使用外圍控制結(jié)構(gòu)有效地控制電氣設(shè)備的功能[1]。

2 PLC技術(shù)的優(yōu)勢

PLC自動化技術(shù)控制設(shè)備由于其尺寸相對較小，易于安裝和操作，具有相對通用的功能而被廣泛用于現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域。

2.1 操作簡單，通用性強(qiáng)

PLC自動化技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，大多數(shù)可以支持系統(tǒng)編程語言的相互翻譯。用戶不需要學(xué)習(xí)特定的語言，也不需要依靠自己的熟練程度來編寫語言代碼。由于軟件內(nèi)置的翻譯功能，可以轉(zhuǎn)換語言并執(zhí)行PLC自動編程任務(wù)，因此可以有效降低編程語言的門檻，使PLC的安裝和調(diào)試更加簡潔，并逐步減少外部接線，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工作并縮短系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間，實(shí)際工作提高了效率。為了進(jìn)一步提高PLC的實(shí)用性，全球PLC統(tǒng)一采用國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，以方便不同廠商生產(chǎn)的PLC的互換，并在以后的PLC調(diào)試過程中提高PLC產(chǎn)品通訊的開放性。

2.2 體積小，能耗低

PLC裝置是電子電路集成技術(shù)的重要應(yīng)用性能，實(shí)際安裝尺寸一般小于10 cm，焦點(diǎn)控制在150 g范圍內(nèi)，為機(jī)電一體化提供了前提或保證。

3 PLC自動化技術(shù)在機(jī)械制造中的具體應(yīng)用分析

3.1? PLC自動化技術(shù)的應(yīng)用過程和機(jī)械手的應(yīng)用控制方法

機(jī)械手主要依靠微型計(jì)算機(jī)的3個(gè)模塊進(jìn)行操作。目前，PLC自動化技術(shù)的應(yīng)用主要以PLC為基礎(chǔ)，它將計(jì)算機(jī)、自動化控制和最新的通信技術(shù)組合成為一個(gè)整體，即使發(fā)生故障，也可以盡快修復(fù)。PCL自動化技術(shù)的應(yīng)用過程很簡單，具體是先打開設(shè)備，確定機(jī)械制造的物品位置，根據(jù)操作員的位置打開手臂以握住物品。再PLC自動化程序?qū)?zhí)行抬起手臂的命令，根據(jù)編程的程序?qū)⑵渌揭苿?。最后，將對象放在手臂上的指定位置，再返回到其原始位置。按照以下步驟重復(fù)其他任務(wù)。

3.2? PLC自動化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.2.1 遠(yuǎn)程通信控制

PLC可以基本完成所有現(xiàn)代機(jī)械化生產(chǎn)和制造系統(tǒng)的內(nèi)部控制。如今，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，PLC自動化技術(shù)可以完成諸如根據(jù)命令糾正系統(tǒng)邏輯問題，解決系統(tǒng)錯(cuò)誤以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行等任務(wù)。PLC自動化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對制造過程的全面監(jiān)控，并根據(jù)生產(chǎn)情況檢查系統(tǒng)中的誤差參數(shù)值是否在預(yù)設(shè)的公差范圍內(nèi)，從而可以知道機(jī)械制造設(shè)備是否正常工作以及系統(tǒng)中是否存在邏輯錯(cuò)誤。PLC技術(shù)可以識別各種問題，發(fā)出系統(tǒng)警報(bào)以確定特定問題并通知操作員。PCL自動化技術(shù)具有很高的通信開放性，因此可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)中PLC之間的通信，而PLC自動化技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[2]。

3.2.2 邏輯運(yùn)算。

在機(jī)器生產(chǎn)的制造系統(tǒng)中，PLC自動化技術(shù)在維護(hù)信息和數(shù)據(jù)安全保護(hù)以及邏輯操作（如轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù)以及信息和處理數(shù)據(jù)位的能力）方面非常重要。通過PLC自動化技術(shù)的免費(fèi)計(jì)算功能，可以收集、分析和處理相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，以完成對數(shù)據(jù)和信息的全面監(jiān)控。PLC自動化技術(shù)可以節(jié)省企業(yè)的人力資源和成本，并提供高可靠性和強(qiáng)大的可操作性。

3.2.3 生產(chǎn)系統(tǒng)控制自動化。

在實(shí)際的機(jī)器制造過程中，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理地優(yōu)化PLC控制命令和控制模塊的組合，盡可能簡單地構(gòu)建系統(tǒng)模塊，以實(shí)現(xiàn)對機(jī)器制造過程的各種控制以及對自動化生產(chǎn)的整體控制。通過PLC自動化控制系統(tǒng)，可以輸入必要的命令，而PLC控制系統(tǒng)可以了解各種變量隨時(shí)間的變化，只要變量超過了允許的波動范圍，PLC就會控制系統(tǒng)中的設(shè)備。以飲水機(jī)為例，監(jiān)控?zé)崴渲械乃疁?。?dāng)水溫低于允許值時(shí)，外部燈會亮起并啟動加熱器，從而將水溫設(shè)置為目標(biāo)值。使用PLC自動化技術(shù)可以完成此過程，可以確保系統(tǒng)不會出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。

3.3? PLC自動化技術(shù)的應(yīng)用狀況

從早期的1位計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展成為由16位或32位微處理器組成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠完成多處理器和多通道處理任務(wù)。如今，PLC自動化技術(shù)已大大地改善了其控制性能，并且大大減少了其體積和能耗。強(qiáng)大的可靠性，逐步節(jié)省的成本，靈活簡單的編程功能以及成熟的故障檢測功能，使PLC成為機(jī)械制造業(yè)的心臟。未來，PLC的開發(fā)和應(yīng)用將更加多樣化，機(jī)械行業(yè)將從PLC中獲得強(qiáng)大的實(shí)力[3]。

為了滿足各種獨(dú)立機(jī)器的自動化需求，我們開發(fā)了經(jīng)濟(jì)高效的高速小型或超小型PLC，還開發(fā)了可以為用戶提供的更大容量的PLC，高速和大規(guī)模PLC技術(shù)。滿足用戶需求的更多存儲容量，通信網(wǎng)絡(luò)使化學(xué)工業(yè)快速發(fā)展，PLC進(jìn)行智能升級和模塊化定位，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造和工業(yè)自動化要求。近年來，PLC制造商不斷研究各種模塊和組件。專用模塊的開發(fā)和應(yīng)用可以在一定程度上擴(kuò)展PLC的應(yīng)用范圍，并提高其性能。PLC編程語言具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，編程語言實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)共存的能力是未來發(fā)展的主要趨勢。

3.4 應(yīng)用PLC自動化技術(shù)時(shí)需要注意的問題

PLC自動化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是安全性高、效率高、操作簡單，使用方便。在實(shí)際應(yīng)用過程中，機(jī)械手與人的手臂不同，機(jī)械臂的柔韌性和耐用性非常強(qiáng)，可以超過人類的耐力時(shí)間，并且相同的機(jī)械運(yùn)動可以長時(shí)間循環(huán)以完成貨物的準(zhǔn)確交付。因此，在PLC自動化技術(shù)的具體應(yīng)用和設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)主要問題值得關(guān)注：第一點(diǎn)是，編寫的程序必須符合實(shí)際的機(jī)器制造操作模式。只有滿足前提條件，編寫的程序才能安全有序地操作和使用，并且可以提高總體操作速度。第二點(diǎn)是要意識到，將PLC自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器制造時(shí)，必須遵循簡單、便捷、易學(xué)且易于理解的設(shè)計(jì)原則[4]。

4 ? 結(jié)語

總之，機(jī)械制造是一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量要求很高的行業(yè)。高質(zhì)量意味著產(chǎn)品應(yīng)用的高度穩(wěn)定性和安全性，也意味著較高的社會意識和市場份額，在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，還意味著較高的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)器制造的質(zhì)量受許多因素的影響，例如加工精度、過程、技術(shù)。環(huán)境和員工素質(zhì)都會對機(jī)器制造的質(zhì)量產(chǎn)生影響，并且PLC自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動控制，最大限度地縮小了成品與設(shè)計(jì)圖的差距。在應(yīng)用PLC技術(shù)的過程中，有必要以世界先進(jìn)水平為標(biāo)準(zhǔn)，合理有效地應(yīng)用技術(shù)，并加強(qiáng)對新型PLC自動化控制系統(tǒng)的研究開發(fā)，更有效地提高中國機(jī)械制造的自動化水平。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]余大華.PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用—評《電氣自動化控制技術(shù)研究》[J].中國科技論文，2020（2）：260.

[4]王劍.芻議電氣自動化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2020（1）：239-240.

（編輯 姚 鑫）