探討PLC在電氣控制方面的應用

王旭輝

【摘 要】本文對PLC進行了簡要介紹，并分析了PLC的技術特點以及應用中的注意事項，最后探討了PLC系統在工業電氣控制方面的實際應用。

【關鍵詞】PLC；技術；控制；應用

一、PLC概述

可編程控制器（Programmable Logic Controller，即PLC）是一種數字運算和操作的控制裝置，它是代替傳統繼電器發展起來的，集計算機技術、通信技術、自動控制技術為一體的電子系統。PLC 的開發是為了實現工業環境下單臺設備控制到整個工廠流程的自動化，其特點是體積小、編程簡單、組裝靈活、抗干擾能力高、可靠性強。隨著硬件、軟件設計和開發技術的進步，PLC 的編程過程變簡單了，功能和系統的開放性卻大大增強。現在，PLC 廣泛應用于機械制造、造紙、化工、輕工、電力、冶金等領域，是現代工業控制的支柱之一，大大推進了機電一體化進程發展。

二、PLC技術的特點

（1）配套齊全，功能完善，適用性強：PLC發展到今天，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制，CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

（2）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造：PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造周期大為縮短，同時維護變得容易起來。更重要的是可以使同一設備經過改變程序改變生產過程。

（3）體積小，重量輕，能耗低：以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

三、PLC應用中應注意的問題

（1）溫度：PLC要求環境溫度在0-55℃，安裝時不能放在發熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔；開關柜上、下部應有通風的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環境超過55℃，要安裝電風扇強迫通風。

（2）濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%（無凝露）。

（3）震動：應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10-55hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。

（4）空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或四、PLC在電氣控制方面的應用

（1）控制系統總體方案。

隨著可編程序控制器（PLC）技術的發展，實現了可以由數控機床中的可編程序控制器來完成各項復雜的任務，如控制開關、壓力開關、繼電器、行程開關、接觸器和電磁閥等輸出元件控制，它是由輸人部分，邏輯部分和輸出部分組成，其中，輸入部分收集并保存被控制部分實際運行的數據，邏輯部分處理輸入部分則是所取得的信息，其中輸出部分提供正在被控制的許多裝置中，哪幾個設備需要實時操作處理。整個的控制系統一共是由CNC計算機數控系統和強電柜兩部分組成，而其中CNC計算機數控系統是一專用的數控裝置，它是由輸入 /輸出接口、CNC系統、驅動單元組成，是控制系統執行加工的核心，另一個強電柜則是由動力電路控制電路和可編程控制器PLC組成。

（2）基于P LC的數控機床電氣控制方式的選擇

數控機床電氣控制方式的好壞，直接決定了控制系統的成敗。所以要控制機床實現加工的高速高精度，系統的性能是起到至關重要的作用的。控制過程大體是，首先要依據預定要求和所要求的控制精度、被控對象的特征等限制進行了綜合考慮，然后充分考慮系統的性能，價格比等因素，確定X、Y軸采用PC機。采用此種方式不但，PC機發揮了強大的文件處理功能、高速的數據處理功能，同時運動控制器則也體現了他的高的可靠性、高速性、高精度等優點，而光柵尺則為系統提供了高達1μm的精度。這樣每一部分都起到了重要作用。

（3）PLC 在組合機床電氣控制系統中的應用

組合機床是針對某些特定工件，按特定工序進行批量加工的組合設備，該類設備的生產效率一般都非常高，同時機床結構也比較復雜，所以要求電氣設計得非常穩定可靠。這其中利用PLC實現對組合機床的自動控制，無疑是今后的發展方向。

組合機床結構比較復雜，要求可靠性高。根據機床設計要求一般在粗鏜II主軸上采用了雙速交流電機，以滿足加工端面的需要；而在各動力頭與回轉工作臺之間還需要增加互鎖電路，確保在機床加工時工作臺是鎖緊狀態；在精鏜I和精鏜II的動力頭上則是裝有液壓平旋盤，實現能夠同時對工件進行鏜孔及端面的精加工。因此該機床的電路設計比較復雜，需要的輸入點和輸出點比較多。一般，我們采用歐姆龍CPM2AE-60CDR型PLC作為機床的控制系統，這個控制器共有60個I/O點，其中36點輸入，24點輸出，此系統一般完全能夠滿足該機床的設計要求。

（4）數控機床的功能分析

這里介紹的是一拖四的機床，一共有X、Y軸和四個Z軸上的伺服電機，來進行定位；X、Y、Z軸可以聯動，四個Z軸（下轉第101頁）（上接第110頁）不但可以同時運動，也可以分開運動。此機床為了提高加工精度，工作臺的X、Y軸運動，利用光柵尺實現全閉環控制，對工作臺進行精確定位。X、Y軸則要進行兩側硬限位和軟限位雙重保護，以對Z軸下側進行軟硬限位。為了實現穩定加工，此系統具有高速的上下位機通訊功能，其中上位機可以隨時對下位機進行控制，下位機也可以把各種信息傳到上位機，2者相互作用。上位機是一臺PC機（工控機），它主要負責從加工文件中讀取需要數控機床加工流程中的鉆孔的孔位和孔徑信息，以及為用戶提供友好的界面來設定加工參數，最后通過TCP/IP協議，把獲得的數據傳到運動控制器。該機床主軸轉速最多高達16萬r/min，實現了加工的高效率，并有冷卻水泵對電機進行冷卻，檢測電機溫度，實施實時保護。 [科]

【參考文獻】

[1]魏雪松.淺談工業自動化控制中PLC 的應用[J].民營科技，2008（12）.