探究PLC自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

劉建軍，馬盈豐

（寧波中億自動(dòng)化裝備有限公司，浙江 余姚 315400）

0 引言

我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)在起步時(shí)間上存在較大的滯后性，不僅缺乏成熟的生產(chǎn)工藝，也未較好的把控生產(chǎn)環(huán)境與環(huán)境，而這也是機(jī)械制造質(zhì)量長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)均未得到顯著提升的一個(gè)主要原因。現(xiàn)代社會(huì)中，工業(yè)迅速發(fā)展，其規(guī)模越來(lái)越大，而我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)借助現(xiàn)代科技（PLC技術(shù)、人工智能技術(shù)等）也迎來(lái)了自動(dòng)化與智能化的生產(chǎn)時(shí)代。所謂PLC技術(shù)，則被簡(jiǎn)稱(chēng)為可編程邏輯控制器，在一系列指令要求下完成相關(guān)功能，如控制順序、定時(shí)、邏輯運(yùn)算等?，F(xiàn)階段，該技術(shù)廣泛運(yùn)用于機(jī)械制造、電氣工程的動(dòng)行業(yè)中，有力地強(qiáng)化了工程自動(dòng)化控制能力。通過(guò)進(jìn)一步明確PLC技術(shù)在機(jī)械制造自動(dòng)化控制的核心地位，進(jìn)一步優(yōu)化技術(shù)管理計(jì)劃，充分彰顯出技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)機(jī)械制造自動(dòng)化控制體系進(jìn)行有效完善。

1 PLC自動(dòng)化技術(shù)概念及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 概念

PLC自動(dòng)化技術(shù)也被稱(chēng)為可編程邏輯控制器，由五部分組成，分別是電源、存儲(chǔ)設(shè)備、中央處理器（CPU）、編程器、輸入輸出設(shè)備[1]。就其本質(zhì)而言，其就是存儲(chǔ)器，只是具備編程功能而已，對(duì)于有效數(shù)據(jù)可開(kāi)展已編程的邏輯運(yùn)算，且將相關(guān)指令迅速傳輸給控制設(shè)備，形成相關(guān)反饋，然后再向所控制的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備傳遞生成反饋。相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)及其控制技術(shù)，PLC自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用較為便捷，且安裝十分簡(jiǎn)單，同時(shí)其也具有較為顯著的應(yīng)用效果和很強(qiáng)的技術(shù)運(yùn)行可靠性，外界不確定因素不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

PLC自動(dòng)化技術(shù)因控制單元體積較小，且安裝操作起來(lái)也并不復(fù)雜，具有廣泛的通用性，所以廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代化制造行業(yè)中。用戶(hù)可通過(guò)編寫(xiě)程序滿(mǎn)足個(gè)性化控制需求，進(jìn)一步提高機(jī)械裝置靈活性、適用性。與此同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)還可將多方技術(shù)支持提供，不僅功耗低，可靠性與性?xún)r(jià)比也很高，可以說(shuō)現(xiàn)階段自動(dòng)控制領(lǐng)域的一項(xiàng)核心科學(xué)技術(shù)就是它。

（1）操作簡(jiǎn)單通用性高。近年來(lái)，PLC自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展，對(duì)于系統(tǒng)程序語(yǔ)言互譯操作方面，大多數(shù)PLC自動(dòng)化技術(shù)支持力度較大，使用者無(wú)需專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)一門(mén)語(yǔ)言，只需結(jié)束編寫(xiě)語(yǔ)言代碼，通過(guò)軟件本身就具有的翻譯功能就能夠完成語(yǔ)言的順利轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)化編程操作，語(yǔ)言門(mén)檻有所降低，安裝與調(diào)試也得以簡(jiǎn)化，循序漸進(jìn)地同外部接線(xiàn)，對(duì)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效簡(jiǎn)化，有效縮短了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，提高了工作效率。為了能夠強(qiáng)化PLC實(shí)用性，全球PLC均對(duì)國(guó)標(biāo)的通行協(xié)議予以統(tǒng)一應(yīng)用，為各廠家生產(chǎn)與互換予以了各種便捷，可簡(jiǎn)單開(kāi)展后期PLC調(diào)試處理活動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化其通信的開(kāi)放性。

（2）小體積低能耗。在電子線(xiàn)路集成化科學(xué)技術(shù)中，最重要的一個(gè)應(yīng)用表現(xiàn)就是PLC裝置，其實(shí)際安裝尺寸通常在10cm以?xún)?nèi)，重點(diǎn)控制不超過(guò)150g，充分保障了機(jī)電一體化的順利實(shí)現(xiàn)。使用實(shí)踐中，PLC消耗功率往往為個(gè)位數(shù)，有助于功耗的降低。

（3）較強(qiáng)抗干擾能力。PLC裝置內(nèi)部往往被列入到抗干擾電路排布和制造工藝范圍間，

以保證實(shí)際工程中能夠在電路和電磁之下，可靠性較強(qiáng)，進(jìn)而便以堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)助力了PLC系統(tǒng)相互之間實(shí)現(xiàn)有效通信，PLC裝置還引入了多重的抗干擾科學(xué)技術(shù)，不管環(huán)境怎樣惡劣，其正常運(yùn)行均不會(huì)受到影響[2]。

2 機(jī)械制造領(lǐng)域中PLC自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用分析

2.1 PCL自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用流程

作為使用頻率最高的一項(xiàng)應(yīng)用控制手段，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)控制的主要模塊有3個(gè)，分別是PLC、繼電器和微機(jī)[3]。現(xiàn)階段，借助OLC運(yùn)用PLC自動(dòng)化技術(shù)，并有機(jī)整合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制和最新通信科技，使之成為一個(gè)整體。因此即使發(fā)生故障，也可以在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行維修。PCL自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用流程較為復(fù)雜，具體程序?yàn)椋合葘⒃O(shè)備打開(kāi)，再準(zhǔn)確判斷出機(jī)械制造的物品的位置，然后機(jī)械手發(fā)揮定位功能抓取物品，這時(shí)PLC便會(huì)主動(dòng)地提高手臂，并根據(jù)編寫(xiě)程序沿水平方向進(jìn)行移動(dòng)，從而將手臂中的物品放到指定位置上，最后回到原始位置。之后再以此步驟為基礎(chǔ)，便可多次完成不同的工作。

2.2 PLC自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）遠(yuǎn)程通訊控制。借助分析現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)制造系統(tǒng)可以了解到，PLC自動(dòng)化技術(shù)是展開(kāi)控制的主要手段，在科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展下，PLC自動(dòng)化技術(shù)可以立足于相關(guān)指令將系統(tǒng)完成，并糾錯(cuò)邏輯錯(cuò)誤，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部存在的故障進(jìn)行檢測(cè)，為系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的正常提供充足保障[4]。在機(jī)械制造過(guò)程中，借助PLC技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的各個(gè)制造流程，再以生長(zhǎng)情況為基礎(chǔ)，對(duì)誤差有沒(méi)有超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的合理范圍進(jìn)行檢測(cè)，借以對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及系統(tǒng)內(nèi)部有無(wú)邏輯錯(cuò)亂等問(wèn)題出現(xiàn)做出判定。等到將問(wèn)題原因明確后，PLC裝置會(huì)及時(shí)警示工作人員。PLC自動(dòng)化技術(shù)的通訊具有很強(qiáng)的開(kāi)放性，可以和各系統(tǒng)的PLC進(jìn)行通訊交流，達(dá)到遠(yuǎn)程操控的目的。

（2）邏輯運(yùn)算。在機(jī)械化制造生產(chǎn)的內(nèi)部系統(tǒng)中，PLC自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)據(jù)維護(hù)能力、邏輯運(yùn)算能力具有至關(guān)重要的作用。比如，在篩查、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息時(shí)，通過(guò)將PLC自動(dòng)化技術(shù)超強(qiáng)的運(yùn)算能力利用起來(lái)能夠?qū)崟r(shí)采集信息數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)其展開(kāi)認(rèn)真分析和處理，對(duì)信息數(shù)據(jù)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。此外，在降低生產(chǎn)企業(yè)物力、人力消耗方面也發(fā)揮著極為重要的作用，使企業(yè)的生產(chǎn)成本得到有效節(jié)約，借以顯著提升經(jīng)濟(jì)效益。

（3）數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)階段，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，PLC技術(shù)功能的發(fā)展日趨多樣化，對(duì)包括函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算等在內(nèi)的一系列數(shù)學(xué)運(yùn)算均予以支持[5]。同時(shí)，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)還具備其它多項(xiàng)功能，如數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、檢索，就算機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)被損壞又或是被丟失，則可通過(guò)將備份數(shù)據(jù)啟用的方式來(lái)把損失降至最低。除此之外，此系統(tǒng)還能密切聯(lián)系獲得的數(shù)據(jù)信息，展開(kāi)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)與反饋，使實(shí)際數(shù)據(jù)盡量與標(biāo)準(zhǔn)相貼近。借助PLC技術(shù)可自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行和停止，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的精準(zhǔn)控制，讓機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性得到充分保障。

（4）生產(chǎn)系統(tǒng)控制的自動(dòng)化。在實(shí)際的機(jī)械制造中，企業(yè)可以和自身實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)PLC的控制指令和控制木塊組合方式進(jìn)行合理優(yōu)化。盡量把簡(jiǎn)約的系統(tǒng)模塊建立起來(lái)，在多元化控制機(jī)械制造流程的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的整體控制?？梢岳肞LC自動(dòng)化系統(tǒng)，把要求指令鍵入，此系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握不同變量的變化。只要變量為超過(guò)允許范圍，則PLC就會(huì)控制系統(tǒng)內(nèi)的裝置。比如飲水機(jī)，對(duì)熱水槽中的水溫進(jìn)行監(jiān)控，如果水溫小于允許值，其外部指示燈便會(huì)亮起，此時(shí)加熱器便會(huì)工作，進(jìn)而使水溫符合目標(biāo)值。借助PLC自動(dòng)化技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)此過(guò)程，保證系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。

（5）零部件裝配。在機(jī)械制造業(yè)中，零部件極為常見(jiàn)，雖然此項(xiàng)工作的復(fù)雜程度并沒(méi)有高，但也必須對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以嚴(yán)格遵循。在裝配時(shí)嚴(yán)格按照裝配要求，對(duì)合格零部件予以選用。傳統(tǒng)機(jī)械制造過(guò)程中，一般是借助人力來(lái)完成對(duì)零部件的裝配的，如此所消耗的人力資源非常大[6]。且由于長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)機(jī)械勞動(dòng)，工作人員參與工作的熱情會(huì)越來(lái)越低，經(jīng)常發(fā)生操作失誤的現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生與應(yīng)用起到了積極推動(dòng)作用，諸多機(jī)械制造企業(yè)都可以進(jìn)行自動(dòng)化制造，且在裝配零部件時(shí)也會(huì)應(yīng)用到自動(dòng)化技術(shù)。這樣既將大量可分配的人力資源給獲得，也在一定程度上把人為因素對(duì)裝配質(zhì)量的影響有效減少，顯著提高生產(chǎn)效率。

（6）開(kāi)關(guān)量控制。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，PLC技術(shù)可有效融合繼電器和各種各樣的先進(jìn)通信科技，對(duì)電氣工程中的各種電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。PLC技術(shù)開(kāi)關(guān)量控制程序是核心，借助存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的中間繼電器，可以確保機(jī)械制造先關(guān)設(shè)備的邏輯性控制開(kāi)關(guān)的控制量更加穩(wěn)定，包括生產(chǎn)相關(guān)運(yùn)輸帶、沖床、機(jī)床等[7]。同時(shí)，斷路顯示器能夠集中控制系統(tǒng)，有效解決控制系統(tǒng)中各種元器存在的不足問(wèn)題。在機(jī)械制造過(guò)程中，借助在CNC機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中將PLC技術(shù)引入，對(duì)提高邏輯處理任務(wù)的有效性極為有利，同時(shí)編程控制器可以和機(jī)床強(qiáng)電控制、數(shù)據(jù)系統(tǒng)微處理器密切聯(lián)系在一起，讓機(jī)電一體化生產(chǎn)水平得到大幅提高，使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，進(jìn)而為當(dāng)前機(jī)械制造中改造普通型、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)場(chǎng)提供技術(shù)支持。

2.3 PLC自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

為了高校應(yīng)用PLC自動(dòng)化技術(shù)，首先必須加大對(duì)其運(yùn)行環(huán)境的控制力度，具體要求包括以下幾點(diǎn)：

（1）溫度。0～55℃是與PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行相適合的最佳溫度，且系統(tǒng)安裝位置需具備良好的空氣流通性，散熱空間要大，通常具有較大發(fā)熱量的元件下方不適合作為安裝地，系統(tǒng)基本單元應(yīng)間隔拓展單元30mm，若是必須在超過(guò)55℃的環(huán)境中安裝，務(wù)必要安裝風(fēng)扇，以確保環(huán)境通風(fēng)散熱效果良好。

（2）濕度。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中囊括了諸多電子元件，為避免系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到影響，就一定要確保電器具備絕緣性，同時(shí)運(yùn)行環(huán)境的相對(duì)濕度不能超過(guò)85%，同時(shí)不能夠出現(xiàn)凝露[8]。

（3）震動(dòng)。保證PLC自動(dòng)化技術(shù)裝置無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)源，一旦有，需盡量把間距增大。當(dāng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率為10～55Hz或連續(xù)振動(dòng)時(shí)，則其正常運(yùn)行就會(huì)受到干擾，因此需盡量避免此種運(yùn)行條件，如果有必要可從源頭上或者從傳播途徑著手將振動(dòng)有效阻隔。

（4）抗干擾。在電源是PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可或缺的一部分，盡管在因?yàn)殡娫葱纬傻碾姵馗蓴_方面，PLC發(fā)揮了抵抗作用，但若是感到嚴(yán)重，或要求系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)的時(shí)候，需把抗干擾措施切實(shí)做好，所選擇的電源必須具備供電品質(zhì)佳、供電穩(wěn)定的條件，最好采用雙絞線(xiàn)。同時(shí)把相關(guān)防護(hù)裝置（低通濾波器、隔離變壓器等）安裝在交流電源輸入端子前，將諧波信號(hào)、高頻干擾信號(hào)過(guò)濾到，降低傳導(dǎo)型、輻射型電磁干擾。另外，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，可并聯(lián)浪涌吸收器和交流信號(hào)輸出、輸入的壓敏電阻，如果PLC控制系統(tǒng)所處環(huán)境較為復(fù)雜，存在較大的外界噪聲，便可以借助對(duì)光耦合器進(jìn)行安裝，以減少電磁干擾。同時(shí)利用數(shù)字濾波技術(shù)過(guò)濾噪聲信號(hào)，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

快速發(fā)展的科技，助推了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)智能化發(fā)展。在此形勢(shì)下，也就提供了廣闊的發(fā)展空間給我國(guó)PLC自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，使之成為機(jī)械制造業(yè)今后的大勢(shì)所趨，不論是在生產(chǎn)，還是生活中均得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展。但PLC自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中還有諸多問(wèn)題存在，比如PLC自動(dòng)化技術(shù)的編程設(shè)置，PLC自動(dòng)化技術(shù)能否符合機(jī)械制造中的應(yīng)用特點(diǎn)等。我們除了重視這些問(wèn)題外，還要在今后的發(fā)展中將其不斷完善，以注入更多的活力到PLC自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中。