PLC技术在机械电气自动化控制中的应用探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：刘建立（1986），男，汉族，天津人，本科，中级工程师，研究方向为 PLC 的各类现场应用。-39-PLC 技术在机械电气自动化控制中的应用探讨 刘建立 天津福臻工业装备有限公司，天津 300000 摘要：摘要：在技术不断进步的今天，机械自动化控制是现代生产的重要手段。而 PLC 技术作为一种应用于工业控制领域的数字运行控制系统，它以其高可靠性、实时性和可扩展性等特点，已成为现代工业自动控制的主流技术。运用 PLC 技术，可以对机器自动控制进行程序管理，既能对管理设备进行监控，又能使整个机器的工作效率得到提升，在人力和物力上都能得到切实地降低，使自动化系统的工作更加稳定。关键词：关键词：PLC 技术；机械自动化控制；数控机床；自动化装配线；生产监控系统 中图分类号：中图分类号：TP273 PLC 控制技术因其自身的优势和特点，不但技术含量高，适用面也很宽，因此在电气自动化领域得到了更广泛的使用。为了更好地理解这一项技术，确定它可以在工业上的使用方式，文章从这一技术在 PLC 控制技术中的适用领域出发，剖析了它在电气自动控制中的运用，希望能给有关人员带来一些借鉴。1 PLC 技术概述 1.1 PLC 技术的定义和组成部分 可 编 程 逻 辑 控 制 器（Programmable Logic Controller,PLC）是基于数字电路，采用微处理器进行逻辑运算，通过可编程内存储存程序与数据，并对执行机构进行控制。可编程序控制器主要包括 CPU、输入/输出及程序控制三个方面。在该方案中，以中央处理器为中心，对整个系统进行监控。该系统的功能是将外界的模数转化为可由电脑进行运算的数位讯号，并将其输出至执行器。编制了 PLC 的编程装置，实现了 PLC 的编程、调试、修正 PLC 的编程方法与常规的流程图相似，使用梯形图（LadderDiagram）来编制。每个阶梯表示一个指令，包括逻辑，算术，计时，计数，比较，移位等。通过编制不同的程序命令，使 PLC能够满足多种机器的自动控制需求。除 LadderDiagram外，PLC 的程序也可以使用其它的编程语言，例如FunctionBlockDiagram（功能块图）、序列函数图（流程图）等。对各种编程的选用，可依据其对各种程序的需求及习惯的变化而加以灵活选用。在 PLC 的设计中，I/O 的输入、输出的控制是最为关键的部分。PLC利用其对外界的各种信号进行采集，再由 CPU 进行运算，再将其输出。输入/输出模块可以分为数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块两种类型。正确地安装和编程，保证了输入和输出之间一一对应。1.2 PLC 技术的优势 PLC 作为一种具有高可靠性、实时性和可扩展性的可程控数字控制器，在工业生产中得到了越来越多的使用。PLC 应用于机器的自动控制，具有强大的功能，高可靠性，易维护和灵活性，可以提高生产效率，降低成本，提高产品质量。PLC 可编程性强，适应性强，能适应企业的具体要求。另外，PLC 具有很好的可扩充性，能与各种不同的硬件装置相结合，完成较复杂的自动控制工作。PLC 用于机器自动控制的成效已被普遍认同，并已逐渐发展为一种新的工业自动化技术。随着工业 4.0、智能制造等理念的兴起，可编程控制器将会被更多地使用，从而促进了机械自动化控制的发展与进步1。2 PLC 在机械自动化控制中的应用价值 2.1 PLC 在生产监控系统中的应用价值 生产监控系统是利用 PLC 等多种先进的技术，对生产线上的各种数据进行实时的监测与控制。采用 PLC对生产线上的温度、湿度、气压等参数进行监测与控制，可以有效地减少生产意外的发生，从而改善生产的效率、品质、减少生产成本。PLC 在工业控制中占有很大的地位。PLC 通过对各个工艺参数进行采集，以达到对整个工艺进行监控的目的。通过 PLC 将检测到的信息传送到监测设备中进行处理，以便通知工作人员做出相应的调节。这样的监测体系能大大降低人因错误和制造意外的几率，从而使生产的安全性和品质得到切实的保证。中国科技期刊数据库 工业 A-40-2.2 PLC 在数控机床中的应用价值 PLC 是实现数控机床自动控制必不可少的一项重要技术。该软件能够很好地满足数控的要求，能够准确地控制机床的工作状态，从而有效地改善机床的加工性能。在数控机床中，PLC 负责对发动机、刀具、变频器、刀具库等各部分进行控制。在数控机床上，通过 PLC 对机床输出的命令，对机床各部分进行配合与控制，保证了机床的精度与稳定性。通过对程序过程进行实时的维修与升级，实现了对加工参数的实时监测与处理，从而有效地改善了产品的性能。可编程控制器在数控机床上的运用，不但能保证工艺的精度与稳定性，而且还能大大改善其使用与维修的便利性与有效性2。2.3 PLC 在自动化装配线中的应用价值 PLC 作为一种重要的自动化控制装置，在各类自动生产线及加工环节中得到了越来越多的使用。PLC 在自动生产线上，可以对机器人，输送带，液压缸，执行器等设备进行操作，从而实现产品的组装，加工，运输等功能。PLC 编程能力强，工作稳定，易于执行各种复杂的控制算法，且自适应能力强。PLC 在自动生产线上的运用，既有效地提高生产效率，又能减少手工作业的强度与风险。大大地减少了作业时间，改善了产品的品质与可靠性。同时通过 PLC 与其他智能装置及传感器的连接，使生产线达到智能化、自动化。PLC 是以微处理机为核心的工业控制计算机。PLC具有功能强、抗干扰能力强、使用灵活方便等特点。可以与其他智能装置及传感器连接起来实现人机界面通信、逻辑控制、数据采集、信号传输等功能。通过PLC 与各种传感设备的连接可以对整个系统进行监控、调整和报警，从而确保流水线的平稳运转和高效率地生产。PLC 可以与各种传感设备连接起来实现数据采集功能。可以对整个系统进行监控、调整和报警。而 PLC则能够通过对数据的收集与分析，来优化制造工艺，达到更为智能的控制与管理。3 PLC 技术在电气自动化控制中的具体应用 3.1 在开关量控制中的应用 PLC 技术在电气自动化控制中最基础的内容，就是开关量控制，它是一种基于计算机技术的自动化控制技术，其主要是通过把开关量之前输入的信息数据、这一阶段的输入的信息数据和开关量的输出，利用这种方法来完成对应的逻辑控制。在电气系统中，利用这种高科技来实现切换量的使用情形，可以包含但并不局限于，例如：行程切换控制、温度和按键切换控制等。有关工作人员应该根据各种应用情景，并根据情景的需要和作用来决定其控制方式。冲程切换控制是 PLC 技术在电气自动化控制中最基础的内容之一，其主要是通过向系统反馈它的运行位置，从而实现对动作和状态变化的自动控制。要实现这一功能，就必须在相应的电器装置中，在某些地方设置一个行程开关，以供反馈。一旦此切换器接触到 PLC 技术的输入端，则通过输入端的开启来完成断开动作，从而完成切换控制。在按键切换的工作过程中，有关工作人员要通过按键的分离和按键的关闭来实现对装置的操作和切换的操作进行控制。在这样的情况下，通过按键所传递的信息，可以向PLC系统发出相应的操作命令，从而实现对按键选择、断开、接通、停止等操作。用温变开关对电气装置进行操作时，温变开关的操作会产生一些相应的温度信息，这些信息也被包括在开关控制中。为了使控制过程更加简便快速，增强控制效果，有必要将有关的数据和信号转换成开关量，并将其应用于开关控制中。当电气装置在工作期间，某个部位或某个节点的温度达到设定值时，PLC 系统会根据所接收到的温度信息来决定应该要执行哪个指令3。3.2 对于数据处理的控制 作为一种全新的技术，PLC 的优势是其他任何一种技术都无法企及的。首先，在数据采集上，PLC 技术可以更加准确、更加快速地采集到所需要的数据。其次，PLC 技术还可以利用自己的推理能力，对采集到的数据进行组织和整合工作。在完成整合工作后，PLC 技术会将其与存储库中预设的数据进行对比，找出其中存在的问题和错误。这样做可以使 PLC 控制系统的精度得到进一步提升，从而使整个系统的控制更加精确。3.3 在顺序控制中的应用 在电气自动化控制中，顺序控制是非常关键的内容。为了保证电气设备的运行水平，使其更好地提高生产资料，保证各部门的经济利益，相关部门必须把一个庞大而复杂的控制系统分成几个子系统，并保证各个子系统互不干扰，在各自独立运行的情况下，也要保证各子系统的完整性，从而使企业各部门的生产要求得以满足。为了避免各操作之间发生混乱等现象，中国科技期刊数据库 工业 A-41-从而实现相关的生产任务。从 PLC 技术的应用情况来看，要实现顺序控制，最重要的是三个方面，即工作任务、转换条件和目标。在运用这种方法的过程中，工作人员必须对工作人员和传输条件的要求有所改进和完善。只有如此，电气自动控制系统的稳定性才能得到更好地提高，保证工作的品质和效率。该控制系统的基本特性和使命是实现预先设定好的序列任务。为了实现序列控制中的分级，该系统采用了逻辑、条件和时间来划分工作任务。通过对这些工作任务进行分解，可以有效地解决序列控制中出现的问题。只有这样才能更好地满足电气设备运行水平、提高生产资料利用率以及保证各部门经济利益。各种序列控制的影响因子是不一样的，它们在指令的使用和执行次序上也有很大差别。通常来说，逻辑序列控制就是根据事先设定好的指令，依次执行指令，而在实现的过程中，则要符合逻辑控制的全部要求，比如，在交通中，普通的信号灯，它的色彩跳跃就是采用序列控制。与其他方法相比，将 PLC 技术应用到连续控制中，可以极大地减少开销，提高精度和自动化程度。通过 PLC技术可以实现数据采集、控制和处理等功能，从而提高系统的性能。3.4 设备装配自动化 在生产过程中，设备的组装是一个非常重要的环节，在以前的生产中，它的主要生产制造方法就是利用人力来完成生产和装配。而组装自动化系统则是基于 PLC 技术的一种新颖的、具有当代特色的自动化组装体系，该体系可以通过对电气自动化装置进行科学地设计和对其进行适当的处理，从而使产品的生产效率得到很大的提高。同时，在完成了对生产产品进行组装后，通过验收工作，从而对自动组装生产线的流程进行了进一步的优化。在实施和实施 PLC 技术时，有关工作人员必须使用计算机来进行工作，工作人员只要在电脑中设定和锁住相应的程序，就可以使自动生产得以实施，保证其正常运转。总之，将 PLC 技术运用到电气自动化中，使装置的组装自动化，不但可以提高工人的工作效率，而且还可以提高控制系统的准确性，使生产的成品品质得到更大的提高4。3.5 在数控系统中的应用 在电气自动化控制系统的应用过程中，由于其控制目标模式、企业各部门的产能大小、自动化技术等都有很大的不同，与之相对应的控制系统的应用也会有所不同。在目前的情况下，可将其划分为三大类：持续控制系统、点位控制系统。以嵌入式系统为例子，该系统的设计与开发过程中，采用了微控制器和相关的信息装置，从而实现对硬件和软件的有效管理。单片机的控制系统虽然可以实现较高的运行效率，但是由于其编程较为困难，使用费用也比较高，因此在实际的生产中，单片机控制系统的应用次数和范围都比较小。在正规的工作中，有关工作人员应该根据企业的发展状况和对控制技术的要求，采取有效的措施，对原有的控制技术进行改进和完善，以更好地适应企业的生产需要，促进企业的创新和发展。最后，政府应加大投入，大力发展自动化控制技术人才，并给予相应的财政资助，从而为新技术的研究创造和应用提供保障5。4 结语 本文着重阐述了可编程控制器在机械自动控制中的应用，并对其在数控机床、自动装配线和生产监控系统中的应用进行了讨论。采用 PLC 实现自动控制，大大地提高了生产效率，降低了人为错误的概率，保证了生产的安全性与品质。着重强调了可编程控制器在提高生产率和降低成本方面的优越性，是机械自动控制中不可缺少的一部分。参考文献 1梁颖.电气自动化在电气系统中的应用及发展方向J.通信电源技术,2018,35(05):156-157.2陶丹丹.探究 PLC 技术在机械电气自动化控制中的应用J.机械设计,2021,38(10):160-161.3张彭朋,周敏.液晶基板生产线搬运控制系统设计J.组合机床与自动化加工技术,2019(9):111-113,123.4王涛.注塑模具标准化环境下的机械自动化软件技术与应用J.合成树脂及塑料,2020,37(4):53-57.5李磊,张国澎.基于 PLC 的农机零部件加工中机床电气控制系统J.农机化研究,2022,44(10):193-197.