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

蔡清水

摘 要：伴隨著制造自動(dòng)化水準(zhǔn)的持續(xù)提升，憑借機(jī)床電氣操縱的自動(dòng)化體系越來(lái)越受到人們的關(guān)注，可編程邏輯控制器是現(xiàn)在最有前進(jìn)空間的商品。文章先講述了可編程邏輯控制器的根本準(zhǔn)則以及程序，之后對(duì)PLC的程序語(yǔ)言、編程方式以及軟件策劃開(kāi)展了深刻的解析以及講述。

關(guān)鍵詞：電氣控制；PLC；自動(dòng)化系統(tǒng)；編程

1 PLC定義、構(gòu)成及功能

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或制作程序。

從構(gòu)造上來(lái)講，PLC能夠劃分為兩種形式：固定以及組合形式，這里，固定形式的PLC關(guān)鍵是由CPU、I/O模塊、電源、內(nèi)存塊和顯示面板組成的，由這些組成不能拆卸的整體。組合形式的PLC關(guān)鍵是由CPU、I/O模塊、內(nèi)存塊、機(jī)器架、電源等根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成。PLC中最關(guān)鍵的是CPU，擔(dān)任著控制中樞的職責(zé)，任何一套的PLC必須要有一個(gè)自己的CPU，CPU的用途關(guān)鍵是根據(jù)PLC程序中所給序的性能對(duì)客戶程序以及有關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展收取以及存儲(chǔ)，同時(shí)經(jīng)過(guò)掃描的形式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備接收到的形式以及資料開(kāi)展收集，在存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)。CPU是由儲(chǔ)存設(shè)備、操縱形式總線、運(yùn)算設(shè)備等結(jié)構(gòu)組成，CPU和內(nèi)存容量是PLC的非常關(guān)鍵的參數(shù)，對(duì)PLC的作業(yè)效率、I/O模塊的數(shù)量和程序的大小都有著關(guān)鍵的決定性功能，對(duì)操縱規(guī)模存在著約束的作用。

PLC擁有的性能：一，限時(shí)操縱，PLC能夠供應(yīng)多個(gè)定時(shí)設(shè)備，并且對(duì)定時(shí)下達(dá)指令，同時(shí)能夠非常快速的開(kāi)展運(yùn)用抑或變動(dòng)。二，條件操縱，PLC對(duì)不等邏輯計(jì)算的指令展開(kāi)了操縱，同時(shí)對(duì)機(jī)電設(shè)備是并聯(lián)、串聯(lián)還是一起存在的鏈接展開(kāi)處置。三，步進(jìn)操縱，PLC的步進(jìn)操縱關(guān)鍵表現(xiàn)在下一步驟的開(kāi)始，在上一步驟完成之后開(kāi)始，同時(shí)對(duì)移位儲(chǔ)存設(shè)備開(kāi)展了設(shè)置。四，通信與聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在一些PLC已擁有通信措施，能夠完成遠(yuǎn)程操縱I/O，也能夠?qū)LC組成了一個(gè)分散式的操縱，方便開(kāi)展整體管制以及分散操縱。五，模數(shù)和數(shù)模之間性能的轉(zhuǎn)變，這一性能并不是PLC都有，這項(xiàng)性能主要是操縱同時(shí)調(diào)節(jié)模擬量。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及步驟

2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

電氣操縱體系的關(guān)鍵宗旨是保證被操縱目標(biāo)技術(shù)需求能夠獲得滿足，推動(dòng)制造速度以及商品品質(zhì)能夠有更大的提高。在可編程邏輯控制器操縱體系的策劃程序中，大多要按照下面的幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：第一，完整性標(biāo)準(zhǔn)，就是保證工業(yè)制造程序和機(jī)器設(shè)施操縱需求能夠獲得滿足。第二，經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)，要求策劃出的體系不僅簡(jiǎn)便還實(shí)用。第三，可靠性標(biāo)準(zhǔn)，就是所策劃出的可編程邏輯控制器體系工作安穩(wěn)安全。第四，發(fā)展性標(biāo)準(zhǔn)，就是對(duì)制造技術(shù)的前進(jìn)要進(jìn)行整體性的思考，尤其在通信功能和I/O接口等部分提前保留能夠前進(jìn)的空間。

以可編程邏輯控制器所承受的操縱使命為關(guān)鍵根據(jù)，深入解析被操縱目標(biāo)的制造技術(shù)和特征。在操縱規(guī)模部分，要憑借體系中I/O設(shè)施的數(shù)量對(duì)操縱體系的操縱規(guī)模開(kāi)展權(quán)衡，可編程邏輯控制器操縱體系在操縱規(guī)模較大，尤其是使用開(kāi)關(guān)進(jìn)行操縱的設(shè)施量多的狀況；在可靠性部分，可編程邏輯控制器主要適合在I/O數(shù)量低于二十的狀況；在技術(shù)繁瑣程序部分，可編程邏輯控制器在技術(shù)繁瑣系數(shù)較高的狀況下表現(xiàn)的最明顯；在對(duì)資料處置的效率部分，可編程邏輯控制器主要適合在數(shù)據(jù)處置速度有限，并且關(guān)鍵是工業(yè)程序操作的地方。

2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要涉及到硬件及軟件兩個(gè)方面，硬件設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是PLC外部設(shè)備，軟件設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是PLC應(yīng)用程序。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟主要有以下四步。

（1）了解并熟悉被控對(duì)象。進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的前提是對(duì)被控系統(tǒng)有充分的認(rèn)識(shí)和了解。設(shè)計(jì)人員需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，收集相關(guān)資料，同時(shí)與操作人員進(jìn)行充分的交流和溝通，全面了解被控對(duì)象的功能、動(dòng)作時(shí)序、條件、電氣系統(tǒng)和機(jī)械及液壓之間的關(guān)系、PLC相互間是否聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)工作方式以及人機(jī)界面等相關(guān)內(nèi)容。

（2）選擇硬件。關(guān)于I/O設(shè)備，主要涉及到按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、位置開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的傳感器等輸入設(shè)備，電磁閥、繼電器、接觸器、信號(hào)指示燈以及相應(yīng)的執(zhí)行器等輸出設(shè)備；可編程邏輯控制器，主要包括110模塊、可編程邏輯控制器的型號(hào)、容量以及電源等；I/O端口分配，在分配I/O通道的時(shí)候，需要提供含有I/O編號(hào)、名稱、設(shè)備代碼以及功能等相關(guān)信息在內(nèi)的I/O通道分配表；PLC外圍硬件線路圖的繪制；分配定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及相關(guān)的內(nèi)部輔助繼電器地址。

（3）操縱程序的編制。要根據(jù)操縱體系詳細(xì)需求為關(guān)鍵，選取適宜的操縱方式對(duì)PLC的程序軟件開(kāi)展策劃。在編制程序軟件時(shí)一定要以保證操縱要求能夠全部實(shí)現(xiàn)，對(duì)有關(guān)操縱性能和全部工作程序一一的進(jìn)行編制，對(duì)體系確定的性能開(kāi)展健全，普遍情況下，程序的編寫(xiě)差不多關(guān)系到初始化軟件、檢查、事故判斷以及顯示軟件、保護(hù)劑連鎖軟件等。

（4）程序的調(diào)節(jié)，關(guān)鍵包含模擬和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)兩個(gè)部分，這里面，針對(duì)模擬調(diào)節(jié)來(lái)講，以現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)形成模式為根據(jù)，能夠劃分為硬件和軟件模擬法兩類。

3 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

PLC控制系統(tǒng)編程軟件。在確定PLC編程語(yǔ)言的時(shí)候主要要考慮編寫(xiě)及調(diào)試的便利性，PLC編程語(yǔ)言主要是面向客戶，在實(shí)踐中比較常見(jiàn)的PLC編程語(yǔ)言主要有梯形圖編程語(yǔ)言和指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言兩種。其中，梯形圖編程語(yǔ)言的應(yīng)用范圍最為廣泛，基礎(chǔ)是原繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖，需要提醒的是，圖中的連線代表相互間的邏輯關(guān)系。梯形圖編程格式為：編寫(xiě)順序?yàn)橛缮系较?，各行由左到右，PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖編寫(xiě)順序之間沒(méi)有差別；梯形圖左垂直線為起始母線，有垂直線為終止母線，各個(gè)邏輯行需始于起始母線，終于繼電器線圈或終止母線；線圈和起始母線之間必須有觸點(diǎn)，但和終止母線間不得有觸點(diǎn)。另外一種比較常見(jiàn)的PLC編程語(yǔ)言就是指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言，和計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言近似，助記符語(yǔ)言XCPLC指令的表達(dá)也是借助便于記憶的文字符號(hào)實(shí)現(xiàn)的。同一廠家推出的PLC產(chǎn)品，助記符語(yǔ)言和梯形圖語(yǔ)言之間是能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。助記符語(yǔ)言和梯形圖語(yǔ)言的適用范圍有一定區(qū)別，一般情況下，主要是在手持編程器中使用助記符語(yǔ)言，而計(jì)算機(jī)編程過(guò)程中主要使用梯形圖語(yǔ)言。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，伴隨著制造自動(dòng)化水準(zhǔn)的持續(xù)提升，憑借機(jī)床電氣操縱的自動(dòng)化體系越來(lái)越受到人們的關(guān)注，PLC主要擁有下面所列的優(yōu)勢(shì)：安穩(wěn)穩(wěn)定、能夠抵御強(qiáng)阻礙，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)便，性能出色，能源使用量少，在現(xiàn)階段工業(yè)自動(dòng)化操縱中被越來(lái)越多的地方使用，可編程邏輯控制器具有積極的前進(jìn)空間。

參考文獻(xiàn)

[1]吳鎮(zhèn)平，謝明紅.基于PLC的橋式組合大切機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2008.

[2]曾燕飛，辛虎山.基于PLC的三面銑組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2010.

[3]荀群德，楊超君，王宏睿，等.基于PLC的六工位組合機(jī)床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).