機(jī)床電氣控制的PLC自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

鄭云龍

摘?要：隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化、體系化發(fā)展，電氣自動化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。機(jī)床作為基礎(chǔ)性工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，其PLC自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究顯得尤為重要，直接影響著制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。本文將簡述PLC控制系統(tǒng)的組成與常見功能，總結(jié)PLC自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，對設(shè)計(jì)語言以及設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)床電器PLC控制;PLC自動化系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1PLC 系統(tǒng)簡介

PLC全稱可編輯邏輯控制器（Programmable Logic Control），主要應(yīng)用于電氣設(shè)備控制領(lǐng)域，及其內(nèi)部存儲模塊的計(jì)算、計(jì)數(shù)以及邏輯編程。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，PLC控制器有固定式、組合式兩大類。前者的重要部件有：電源、輸入輸出模塊、處理器以及控制面板等，且?guī)状竽K的組成是按照特定順序排列起來的。其中，中央處理器作為最關(guān)鍵的組成部分，其作用與人體的大腦類似，用于用戶編輯程序及其功能的執(zhí)行與操作，并收集、整理、保存整個過程中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息。內(nèi)容容量的大小是衡量中央處理器性能的重要指標(biāo)，對運(yùn)行速度以及運(yùn)行效率有著直接性影響。同時，PLC的輸入輸出數(shù)量、運(yùn)算速度以及空間容量也會對中央處理器的控制性能造成直接或者間接的影響。

PLC的常見功能如下：第一，條件控制。利用中央處理器執(zhí)行與、或、非等邏輯運(yùn)算，控制繼電器、并聯(lián)與串聯(lián)開關(guān)等;第二，限時控制。通過添加定時器對電路按照既定程序進(jìn)行時間控制。該功能具有操作簡便，易于調(diào)整的特點(diǎn)。同時，還具有步進(jìn)控制功能。只有執(zhí)行完上一部步驟之后，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)重置與調(diào)節(jié)，然后執(zhí)行后續(xù)命令;第三，遠(yuǎn)程控制。作為發(fā)射、接收信號的中轉(zhuǎn)站，對收集的信息進(jìn)行管理控制，同時，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬信號之間的轉(zhuǎn)換，以調(diào)控模擬數(shù)據(jù)。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以提高制造生產(chǎn)效率、滿足目標(biāo)技術(shù)發(fā)展需求、提高產(chǎn)品質(zhì)量為基本目標(biāo)。在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循以下原則：完整性原則。即確保制造工藝以及操作命令能夠可靠執(zhí)行;經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可操性強(qiáng)，且要盡可能降低成本;可考性原則。控制體系要能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行;發(fā)展性原則。在設(shè)計(jì)過程中，要對系統(tǒng)進(jìn)行整體考量，特別是要在通信接口等方面預(yù)留完善空間。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

PLC控制籠統(tǒng)來說，主要分為軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng)兩大模塊。前者是指應(yīng)用程序，后者是指外部設(shè)備。下面，分別對其具體設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行闡述分析。

3.1 全面了解被控對象

對被控對象進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本前提就是要被控對象有全面的了解。相關(guān)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，整理分析數(shù)據(jù)信息，并與數(shù)控機(jī)床的直接操作人員進(jìn)行技術(shù)交流，以便能夠掌握實(shí)際生產(chǎn)需求，對機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的功能、時序、電氣系統(tǒng)、機(jī)械與液壓模塊等主要部件的關(guān)系與作用進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高人機(jī)界面的外觀美觀、系統(tǒng)操作的便捷性。

3.2 選擇硬件

機(jī)床電氣控制的PLC自動化系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包含輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及可編程邏輯控制器。輸入設(shè)備包含按鈕、開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)）、傳感器（限位傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等）等;輸出設(shè)備包含電磁閥、接觸器、指示燈、繼電器以及執(zhí)行器等;可編程邏輯控制器包含控制器、容量選擇。此外，還涉及到輸入輸出端口的分配工作，比如在進(jìn)行通道分配的過程中，首先要了解設(shè)備代碼、I/O編號、名稱、功能等，同時在分配表要明確標(biāo)注定時器、繼電器以及計(jì)算器等部件的地址。

3.3 操縱程序的編制

機(jī)床PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)際加工需求為根本，有針對性地開展程序合計(jì)，并合理優(yōu)化操作模式。同時，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要注重實(shí)用價值的提高，在編制程序命令的過程中，應(yīng)按照一定順序編制操作程序，以確保所有程序都是合理的、可運(yùn)行的，具有現(xiàn)實(shí)意義。一般來說，操作系統(tǒng)編制應(yīng)涉及初始化軟件設(shè)計(jì)、性能檢查、事故分析、顯示報(bào)警、連鎖保護(hù)等功能。

3.4 程序的調(diào)節(jié)

程序調(diào)節(jié)分為模擬調(diào)節(jié)、現(xiàn)場調(diào)節(jié)兩種。現(xiàn)場調(diào)節(jié)顧名思義，這里不在贅述。模擬調(diào)解，就是要通過現(xiàn)場信號獲得模擬數(shù)據(jù)，然后開展硬件模擬以及軟件模擬。

4 機(jī)床PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

數(shù)控機(jī)床的PLC系統(tǒng)編程方案的制定，首先要確定編輯語言。應(yīng)遵循通俗易懂、便于維護(hù)的宗旨，使軟件操作者能夠在短時內(nèi)理解并掌握。梯形圖編程語言以及指令語句表編程語言的應(yīng)用較為廣泛。其中，指令語句表，與計(jì)算機(jī)語言區(qū)別不大，主要是通過易于記憶的文字符號實(shí)現(xiàn)助憶指令;而梯形圖編程語言則是以繼電器梯形圖為雛形，進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化升級。值得注意的是，梯形圖職工的連線表示的是各部件之間的邏輯。其程序編寫以及執(zhí)行都是按照一定順序的。編寫按照從上到下，行與行之前按照從左到右的規(guī)則;執(zhí)行順序亦然。梯形圖的左右垂直線分別為起始母線和終止母線。PLC控制系統(tǒng)的各個邏輯行都要從起始母線開始，在終止目標(biāo)或者是在繼電器線圈結(jié)束。母線線圈與終止母線二者之間是不能存在觸點(diǎn)的，但是在和起始母線之間則必須存在。相同廠家生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，梯形圖語言、助記符語言可以隨意轉(zhuǎn)換。但是，二者并不能混淆。它們的使用范圍存在一定差異。通常情況下，助記符語言用于手持編程器，而梯形圖語言則常用與計(jì)算機(jī)編程。

5 結(jié)語

近些年，工業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代更新，基于機(jī)床電氣控制的PLC自動化系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用成為了制造產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)課題。PLC自動化系統(tǒng)因操作便捷、抗干擾性強(qiáng)、安全穩(wěn)定性高、費(fèi)用消耗小等特點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床中獲得了廣泛應(yīng)用，其發(fā)展前景一片大好。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，研發(fā)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)的實(shí)際需求，以發(fā)展的眼光，全面了解被控對象，合理選擇硬件，不斷提升程序編程與調(diào)節(jié)的實(shí)用性、可操作性，從而推動我國機(jī)床加工制造產(chǎn)業(yè)快速向前發(fā)展。

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