PLC下機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制淺析

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摘要：為了全面提升機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制水平，要充分融合plc技術(shù)模式，建構(gòu)完整的工業(yè)應(yīng)用處理模式，替換傳統(tǒng)的繼電器，有效打造完整的自動(dòng)化控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和管理效益的和諧統(tǒng)一。本文分析了基于PLC的機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)思路，并著重分析了系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)，最后結(jié)合汽車制造行業(yè)對(duì)應(yīng)用予以討論。

關(guān)鍵詞：PLC；機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制；設(shè)計(jì)思路；基本結(jié)構(gòu)

近幾年，電氣自動(dòng)化控制項(xiàng)目受到了廣泛關(guān)注，因?yàn)樾袠I(yè)本身綜合性較強(qiáng)，為了滿足具體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，要整合PLC技術(shù)模塊，建立更加完整的自動(dòng)化控制平臺(tái)，從而為智能化制造發(fā)展提供保障。

1PLC概述

PLC是可編程邏輯控制器的縮寫，主要是應(yīng)用已經(jīng)完成的程序，將其存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的用戶控制指令中，操作人員借助數(shù)字化處理模式完成相關(guān)執(zhí)行指令的輸出管理，從而有效維持機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。一方面，PLC支持的系統(tǒng)架構(gòu)靈活度較高，能結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用生產(chǎn)需求予以調(diào)控處理，較為大型的PLC整體系統(tǒng)運(yùn)算速度較快，并且容量較大，應(yīng)用在特定場(chǎng)合中能大大提升應(yīng)用效率。而一些小型的PLC則具備體積較小、能耗較低的特點(diǎn)，加之安裝操作較為便捷，能完善更加精細(xì)化的處理工序。另一方面，PLC模式設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也要設(shè)置配套的抗干擾預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)了解PLC設(shè)備和其他設(shè)備電路保護(hù)情況，維持整體應(yīng)用的規(guī)范性和科學(xué)性。最關(guān)鍵的是，設(shè)計(jì)模式結(jié)合存儲(chǔ)邏輯予以應(yīng)用處理，能有效依據(jù)外在接線和設(shè)備控制建立科學(xué)調(diào)制體系。

2基于PLC的機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1設(shè)計(jì)原則

為了保證基于PLC機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的合理性，就要嚴(yán)格按照具體設(shè)計(jì)原則落實(shí)相關(guān)工作，保證技術(shù)活動(dòng)能在滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的同時(shí)，提升機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用速度和產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，打造更加合理且科學(xué)有效的技術(shù)處理控制模式。（1）在基于PLC機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制工作中，要秉持全面性原則，也就是說(shuō)，要結(jié)合工業(yè)特點(diǎn)和生產(chǎn)需求落實(shí)具體工作，確保相關(guān)內(nèi)容和設(shè)計(jì)分析模式都能符合標(biāo)準(zhǔn)，最關(guān)鍵的是，制作工序與設(shè)備控制內(nèi)容，要盡量匹配技術(shù)指標(biāo)，維持電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)的時(shí)效性。只有全面維持技術(shù)能力和指標(biāo)的平衡性，才能保證PLC系統(tǒng)更加完整，為優(yōu)化整體應(yīng)用功效提供保障。（2）要充分秉持經(jīng)濟(jì)性原則，保證相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容和模塊都能匹配經(jīng)濟(jì)要求，并且維持整體機(jī)械設(shè)備應(yīng)用效益的最優(yōu)化，真正實(shí)現(xiàn)效益成本管理的目標(biāo)。因此，一般是在策劃階段就結(jié)合機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制標(biāo)準(zhǔn)，選取更加適宜的PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，維持設(shè)計(jì)方案的規(guī)范效果。與此同時(shí)，也要匹配相應(yīng)的驗(yàn)證分析模式，結(jié)合市場(chǎng)元素以及動(dòng)態(tài)對(duì)其效益予以預(yù)估，保證設(shè)計(jì)成果切實(shí)有效。（3）要秉持可靠性原則，任何系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容都要將可靠性作為核心，在機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中融入PLC，要保證PLC的特征性和系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)相匹配，打造安全可行的處理模式，為PLC系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。（4）要秉持發(fā)展性原則，也就是說(shuō)，要依據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PLC系統(tǒng)的融合模式予以考量，加之PLC技術(shù)也在不斷發(fā)展，這就需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的過(guò)程中要充分分析系統(tǒng)升級(jí)后續(xù)處理方案，為機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制工作預(yù)留相應(yīng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)型空間，維持高兼容性和高發(fā)展性。

2.2設(shè)計(jì)思路

在機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中融合PLC，要將設(shè)備自動(dòng)動(dòng)作作為關(guān)鍵，不僅能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的基本需求，還要符合生產(chǎn)效率，打造較為合理有效的控制系統(tǒng)運(yùn)行體系，具有較好的可靠性和安全性。最關(guān)鍵的是，基于PLC的系統(tǒng)能最大程度上實(shí)現(xiàn)集約化處理，大大增加成本優(yōu)勢(shì)，減少維護(hù)難度。（1）結(jié)合電氣自動(dòng)控制的基本流程，選取適宜的PLC，不僅能匹配電氣控制裝置改造的基本需求，還能打造完整的控制平臺(tái)，真正意義上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的優(yōu)化目標(biāo)。（2）要明確工藝流程以保證被控制對(duì)象確認(rèn)無(wú)誤，從而維持良好的工藝體系，實(shí)現(xiàn)最佳輸出設(shè)備的管理，并且，要集中統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)，確定點(diǎn)數(shù)才能匹配PLC的具體要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。（3）完成硬件確認(rèn)工作后，就要依據(jù)工藝流程明確具體的控制程序，匹配自動(dòng)化控制關(guān)鍵運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合工作流程有效出具系統(tǒng)控制流程圖，維持順序和條件的規(guī)范性。值得一提的是，要保證現(xiàn)場(chǎng)操作人員具備豐富的電氣設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和電氣控制知識(shí)儲(chǔ)備，才能更好地完成機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制匹配PLC設(shè)計(jì)工作的工作。

2.3系統(tǒng)功能指令

要想全面滿足工業(yè)控制的基本需求，PLC設(shè)定了過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理以及特殊功能指令模塊，統(tǒng)一稱為功能指令，能及時(shí)完成傳送、移位指令分析、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令分析等工作，保證基于PLC的機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性。2.3.1程序控制指令。要依據(jù)實(shí)際情況完善程序控制指令的設(shè)計(jì)，包括循環(huán)指令和跳轉(zhuǎn)指令。（1）循環(huán)指令，F(xiàn)or表示指令循環(huán)的開始、Next表示指令循環(huán)的結(jié)束，一旦開啟循環(huán)模式，除非結(jié)合指令要求在循環(huán)內(nèi)部修改結(jié)束值，否則，循環(huán)就會(huì)一直運(yùn)行到結(jié)束，再次開啟時(shí)，初始值Init傳送到指針內(nèi)容中，就能為機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的循環(huán)處理提供支持。（2）跳轉(zhuǎn)指令，主要是實(shí)現(xiàn)程序流程的轉(zhuǎn)移和跳轉(zhuǎn)控制。2.3.2數(shù)據(jù)處理指令。以字節(jié)、字、雙字和實(shí)數(shù)的傳送為主，主要是在機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)到輸出傳送過(guò)程，按照輸入地址（IN）開始后N個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵龅刂罚∣UT），其中，N為字節(jié)變量，數(shù)值范圍是1～225。與此同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)字節(jié)交換指令的處理，字節(jié)的交換指令結(jié)合輸入字節(jié)的結(jié)構(gòu)就能制定相應(yīng)的電氣自動(dòng)化控制信號(hào)，保證應(yīng)用傳輸?shù)囊?guī)范性。

3基于PLC的機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具體應(yīng)用

本文以對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械電氣控制裝置改造項(xiàng)目為例，選擇CK9930PLC控制程序，借助PLC技術(shù)方案，有效打造更加合理的自動(dòng)化控制電路，及時(shí)完成PLC控制程序下發(fā)的相關(guān)指令內(nèi)容，保證PLC控制程序能有效替代傳統(tǒng)繼電器。并且，在保留基礎(chǔ)控制功能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化機(jī)床的整體應(yīng)用效能，為控制系統(tǒng)實(shí)際處理效率的升級(jí)提供保障，增設(shè)自動(dòng)換刀和定時(shí)潤(rùn)滑等自動(dòng)化新功能單元，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.1程序設(shè)計(jì)

要想保證PLC應(yīng)用的合理性和規(guī)范性，要結(jié)合PLC編程的基本標(biāo)準(zhǔn)和要求，匹配對(duì)應(yīng)的指令表、結(jié)構(gòu)文本以及順序功能圖等，從而結(jié)合PLC程序完成模塊設(shè)計(jì)，保證相應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)容能對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)予以管理，維持公用程序模塊、主軸模塊、坐標(biāo)模塊等控制單元的應(yīng)用效果，并且配合文字標(biāo)注以及機(jī)械圖輸出單元，最大程度上提高電氣控制裝置設(shè)計(jì)的規(guī)范性和合理性。具體程序如下：（1）開始，啟動(dòng)控制程序。（2）機(jī)械手取貨。（3）機(jī)械手對(duì)應(yīng)X軸和Y軸實(shí)現(xiàn)自上而下運(yùn)動(dòng)。（4）機(jī)械手到達(dá)貨位。（5）機(jī)械手開始相應(yīng)操作。（6）計(jì)時(shí)開始。（7）復(fù)位配合機(jī)械手升降、持有，然后拿去貨物。（8）系統(tǒng)復(fù)位。在整個(gè)電氣控制裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，要借助PLC技術(shù)進(jìn)行貨物的判定，有貨則由機(jī)械手完成取貨工作，并且，盤復(fù)位、機(jī)械手升降、轉(zhuǎn)動(dòng)等工序都要按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊有序開展，最后完成系統(tǒng)復(fù)位。除此之外，將PLC技術(shù)融合在機(jī)床控制工作中，要結(jié)合機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行的基本指令模式，確保PLC控制運(yùn)行方式的靈活度和科學(xué)性都能滿足工作人員的實(shí)際需求，保證機(jī)械零件的相關(guān)處理工序匹配PLC編程的標(biāo)樁，從而提升工作的效率。

3.2功能設(shè)計(jì)

基于PLC技術(shù)完成機(jī)械電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，也要保證可編程集中邏輯編輯器和上位機(jī)自動(dòng)化控制流程相配合，并且借助打印機(jī)、上位機(jī)顯示等基礎(chǔ)處理方式更好地維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯總采集處理模塊，就能及時(shí)完成數(shù)據(jù)的匯總控制，并且建立對(duì)應(yīng)的檢測(cè)模式，確保相應(yīng)數(shù)據(jù)能匹配數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)照分析依據(jù)，實(shí)時(shí)性完成數(shù)據(jù)采集分析。（2）實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警功能，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，報(bào)警功能是基于PLC建立自動(dòng)化控制模式的關(guān)鍵，配合屏幕顯示功能，及時(shí)對(duì)異常情況予以信號(hào)報(bào)警，并且配合信號(hào)的情況指導(dǎo)監(jiān)控人員開展相關(guān)處理工作。除此之外，借助PLC技術(shù)還能打造更加完整的控制體系，分為常規(guī)調(diào)節(jié)控制和特殊調(diào)節(jié)控制，有效減少系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，保證PLC技術(shù)支持下電氣設(shè)備自動(dòng)診斷以及安全聯(lián)保工序的規(guī)范性，及時(shí)檢索問(wèn)題并優(yōu)化處理效果。（3）能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表輸出的功能。（4）能實(shí)現(xiàn)總線控制器執(zhí)行功能，融合機(jī)械電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，建立基礎(chǔ)對(duì)話框后將X軸視為0軸，然后增設(shè)啟動(dòng)等代碼，輸入控制代碼“d5400_decel_stop（0,0.01）；”就能完成程序功能的編寫。

3.3模塊設(shè)計(jì)

基于PLC的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制模式中，PLC能輔助自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)的合理性，輸入輸出分配I/O模塊，就能維持同類型輸入和輸出的集合，不僅能實(shí)現(xiàn)連續(xù)分配，還能保證相應(yīng)單元的規(guī)范性。（1）在共同程序模塊設(shè)計(jì)方案中，要保證原點(diǎn)程序設(shè)計(jì)的規(guī)范性，有效在數(shù)控加工處理作業(yè)開始前，刀架歸零，主軸控制程序借助PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器就能完成延時(shí)控制處理，從而確保主軸結(jié)構(gòu)的正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)都能滿足邏輯互鎖關(guān)系要求，避免控制功能切換時(shí)出現(xiàn)的故障問(wèn)題。（2）對(duì)坐標(biāo)軸控制模塊予以設(shè)計(jì)處理，主要是針對(duì)超程故障、驅(qū)動(dòng)故障和坐標(biāo)軸停止等功能單元展開調(diào)控，以便于建立全面控制單元。（3）要對(duì)報(bào)警處理程序內(nèi)容予以模塊化處理，配合模塊設(shè)計(jì)要求安裝定時(shí)潤(rùn)滑控制程序單元，最大程度上保證機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行的完整性和規(guī)范性。（4）集合機(jī)床自動(dòng)化控制方案的基本需求設(shè)置自動(dòng)換刀控制程序，發(fā)揮PLC自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的換刀操作處理，能在優(yōu)化換刀效率的同時(shí)建立精準(zhǔn)的定位控制模塊，維持工序應(yīng)用的需求和標(biāo)準(zhǔn)。（5）結(jié)合PLC邏輯編程的基本內(nèi)容，也要建立誤動(dòng)作防止模塊，建立完整的控制體系，結(jié)合設(shè)計(jì)初始化程序要求，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)性清零控制，并且能對(duì)輸出量展開復(fù)位動(dòng)作處理，提高PLC對(duì)整個(gè)控制裝置設(shè)計(jì)精度的應(yīng)用管理水平。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，基于PLC技術(shù)的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)能在維持機(jī)械自動(dòng)化水平的同時(shí)，優(yōu)化其綜合應(yīng)用效率，建構(gòu)完整的自動(dòng)化應(yīng)用進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化應(yīng)用目標(biāo)的同時(shí)，也對(duì)技術(shù)予以升級(jí)改造，為機(jī)械自動(dòng)化水平的進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者:姚佳興 單位:廣東水電二局股份有限公司