PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉佳

摘 要：隨著我國科技的進步，在生產(chǎn)領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)了許多新型技術(shù)。這不僅極大地促進了我國生產(chǎn)力，同時，也推動了我國的社會發(fā)展。其具體體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用機電一體化技術(shù)和PLC技術(shù)。在很大程度上促進了中國企業(yè)生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率的提升。本文首先對PLC的基本概念、功能以及具體結(jié)構(gòu)進行了闡述，然后對機電一體化的基本概念與相關(guān)知識進行了簡單介紹，并分析了實際生產(chǎn)中PLC技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用情況，以期與同仁交流。

關(guān)鍵詞：PLC 機電一體化 生產(chǎn)系統(tǒng)

新時期中國的制造業(yè)進一步快速發(fā)展，不同技術(shù)之間的交流與溝通逐漸增強。這對我國的生產(chǎn)制造領(lǐng)域的發(fā)展在一定程度上發(fā)揮了促進的作用。在生產(chǎn)制造系統(tǒng)領(lǐng)域中，計算機技術(shù)與微電子技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到生產(chǎn)系統(tǒng)各行業(yè)中。機電一體化的實施則推動我國的生產(chǎn)制造業(yè)的技術(shù)構(gòu)成、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)特點以及管理體系方面發(fā)生了巨大的變化。生產(chǎn)制造行業(yè)也由機械電氣化逐步走向機電一體化。

一、PLC技術(shù)解析

PLC技術(shù)的全稱為可編程邏輯控制器技術(shù)。該技術(shù)可以實現(xiàn)對通用設(shè)備的自動控制，其主要是根據(jù)微電腦技術(shù)生產(chǎn)制造的。它采用的是一種內(nèi)部程序存儲方式，可以實現(xiàn)對存儲器的編程，同時還能從多個方面來面向用戶進行程序的執(zhí)行，具體包括：順序控制、算術(shù)、邏輯計算以及定時等方面。并對模擬輸入以及模擬輸出方式對數(shù)字進行機械等相關(guān)類型或者生產(chǎn)制造過程的控制。

從結(jié)構(gòu)角度來說，PLC技術(shù)主要由組合式與固定式兩種類型組成。PLC技術(shù)中使用的一種固定式邏輯控制器，它的主要構(gòu)成部件包括：電源、顯示面板、中央處理器、內(nèi)存塊以及I/O模塊等，以上幾個部分形成了固定式的不能拆開的整體。而PLC技術(shù)中使用的另一種組合式的邏輯控制器，它的主要構(gòu)成部件包括了電源、機架、內(nèi)存、中央處理器模塊以及I/O模塊等。其中，核心部件為中央處理器模塊，相當(dāng)于整個控制器的中樞神經(jīng)。每個PLC控制器中配置的中央處理器不能少于一個。中央處理器的主要作用是保存和接收相關(guān)的程序系統(tǒng)功能與其傳輸?shù)膽?yīng)用程序。利用對現(xiàn)場進行掃描的方式搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，并將其保存在寄存器中。PLC控制器內(nèi)的中央處理器組成部件包括有運算器、控制器、控制總線以及寄存器等。對于可編程控制器來說，其內(nèi)存儲量與中央處理器傳送速度是極為重要的指標(biāo)，其對于工作效率、軟件容量與I/O的數(shù)量都是至關(guān)重要的因素。

PLC技術(shù)主要涵蓋的功能有以下幾個方面。

一是控制限時。PLC技術(shù)能夠提供許多定時器，對于時間進行控制與設(shè)定，并且其改動與調(diào)用十分方便。

二是控制條件。PLC技術(shù)能夠設(shè)置邏輯運算，包括“或、與、非”等指令。同時還能對繼電器的相關(guān)連接方式進行處理，如串聯(lián)方式、并聯(lián)方式以及串并聯(lián)方式等。

三是控制步進。PLC技術(shù)的步進控制主要是實現(xiàn)在上一程序?qū)崿F(xiàn)之后，實現(xiàn)下一程序。并且設(shè)置了相關(guān)的移位寄存器。

四是聯(lián)網(wǎng)與通信。目前，PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)通訊技術(shù)，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布式控制，同時具有集中管理與分散控制的優(yōu)點。

五是轉(zhuǎn)換數(shù)模與模數(shù)功能。此功能不是所有PLC技術(shù)都有，這一功能主要是調(diào)整并且控制其模擬的數(shù)量。

二、機電一體化解析

“機械電子學(xué)”就是我們常說的機電一體化。這個概念早在1971年的日本《機械設(shè)計》這本雜志上就有所提及。后來隨著機電一體化技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，人們也就對該技術(shù)逐漸接受和認可了。這種機電一體化技術(shù)的前提是確保主功能、控制功能、機構(gòu)動力功能以及信息處理功能的完好，并能與軟件、機械裝置、電子化技術(shù)等實現(xiàn)良好融合的一種綜合性較強的技術(shù)。涉及的技術(shù)包括：自動化技術(shù)、電氣技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件編程技術(shù)、機械技術(shù)以及信息技術(shù)等。其主要依據(jù)是優(yōu)化組織目標(biāo)與系統(tǒng)功能。然后根據(jù)功能情況來完成具體合理的分配與布局。實現(xiàn)其功能的價值，并保證多功能、高質(zhì)量、低能耗的工作特點，保持最優(yōu)狀態(tài)。

伴隨著科技的不斷發(fā)展，目前的機電一體化技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出了多方面優(yōu)勢。

一是智能化。新時期，我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢便是智能化，智能化最有利的證明便是數(shù)控機床技術(shù)與機器人。

二是網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸普及，計算機技術(shù)得到有力的發(fā)展，其主要依附于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視技術(shù)與遠程控制。在機電一體化中，使用的終端設(shè)備可以實現(xiàn)遠程控制，這就為機電一體化的網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)提供了可能。

三是模塊化。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單元能夠大提高研發(fā)新產(chǎn)品的速度。并能夠擴大生產(chǎn)規(guī)模。但是其主要功能是應(yīng)該滿足現(xiàn)實需求，制定一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為接口以及匹配單元創(chuàng)造方便。

四是綠色化。綠色化能夠順應(yīng)新時代的發(fā)展需求。然而機電一體化的綠色化是保證在生產(chǎn)制造過程中不會外界環(huán)境造成影響，同時能夠進行回收

利用。

三、機電一體化系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用

PLC可以在很多地方應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，尤其是通信網(wǎng)絡(luò)、過程控制、數(shù)據(jù)處理、開關(guān)邏輯控制以及運動控制等方面的應(yīng)用，下面就對這幾個方面進行逐一的討論。

1.在運動控制方面的應(yīng)用

在機電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，PLC技術(shù)能夠有效的控制運動，如直線運動以及圓周運動等。傳統(tǒng)的機電一體化采用的控制方式的實現(xiàn)需要利用位置傳感器與執(zhí)行機構(gòu)的連接。但是在PLC技術(shù)應(yīng)用之后，可以通過專門的模塊來實現(xiàn)運動控制。當(dāng)前，大部分PLC生產(chǎn)企業(yè)都能夠生產(chǎn)擁有運動控制功能的產(chǎn)品。在當(dāng)前實際生產(chǎn)過程中，PLC速度控制功能在很多方面均要得到應(yīng)用，如切削機床以及機械裝配等。由于其具備非常強的速度控制功能，并且抗干擾性和穩(wěn)定性都比較高，被廣泛地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。如在磁選機當(dāng)中PLV技術(shù)的應(yīng)用，除了可以將設(shè)備的自動化水平與電氣性能大大提升以外，還能確保設(shè)備運行的安全與穩(wěn)定。

2.在開關(guān)邏輯控制方面的應(yīng)用

機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用PLC進行開關(guān)邏輯控制是一項十分重要的應(yīng)用，如可以通過PLC控制系統(tǒng)工作，取代原有的繼電器，同時，還可以在機床、電氣、管理注塑機和邏輯調(diào)控等方面應(yīng)用PLC，在電磁閥控制、冶金工業(yè)以及電鍍生產(chǎn)線等方面也可以應(yīng)用。除此之外，CNC機床數(shù)控系統(tǒng)中也可以應(yīng)用PLC技術(shù)。CNC機床控制系統(tǒng)本身具備優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理和圖形顯示功能，這時加入PLC技術(shù)在機床中，便能夠使得邏輯處理任務(wù)完成地更加出色，使得邏輯任務(wù)的完成效率和質(zhì)量都得到提高。如在自動播種機中應(yīng)用PLC，不但使其結(jié)構(gòu)更加簡單，還能夠提高其穩(wěn)定性。

3.在數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用

在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)處理是其中非常重要的一個環(huán)節(jié)，其質(zhì)量好壞和數(shù)據(jù)處理效率都將直接影響著整個生產(chǎn)活動的開展情況，所以，當(dāng)前各企業(yè)都非常重視數(shù)據(jù)處理工作。當(dāng)今科技發(fā)展水平不斷提高，PLC技術(shù)的應(yīng)用功能也不斷得到完善，這就在很大程度上滿足了企業(yè)在數(shù)據(jù)處理方面的需求。當(dāng)前各企業(yè)所使用的PLC設(shè)備，不僅能夠通過PLC進行矩陣運算、函數(shù)運算以及邏輯運算等各種模式的運算，還可以運輸并且轉(zhuǎn)換相關(guān)數(shù)據(jù)，與此同時，其查表、排序、進位等操作也能夠完成，為數(shù)據(jù)分析、收集、處理都帶來了極大的便利。在處理數(shù)據(jù)過程中，PLC能對比存儲器設(shè)定數(shù)據(jù)與收集的數(shù)據(jù)，進而完成相關(guān)的操作。與此同時，還能夠通過智能功能完成數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的制表、打印操作。

4.在通信網(wǎng)絡(luò)方面的運用

企業(yè)能夠進行生產(chǎn)工作的核心是通信，進行系統(tǒng)的信息通信能夠保障生產(chǎn)制造過程進行得順利。同時，通信能夠方便工作人員，使其滿足人為控制的需要。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)重視PLC技術(shù)之間的通信與其他相關(guān)設(shè)備之間的通信?？删幊踢壿嬁刂破骶哂袃煞N不同的通訊方式，其中就包括PLC自身設(shè)備之間的通訊以及PLC設(shè)備與其他設(shè)備的通訊。

當(dāng)今時代，正是計算機技術(shù)高速發(fā)展的時代，科技發(fā)展水平不斷提高，PLC技術(shù)的應(yīng)用功能也日益強大，這就在很大程度上滿足了企業(yè)在生產(chǎn)制造上的需求。生產(chǎn)制造行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有了顯著性的提高。由于其具備非常強的速度控制功能，并且抗干擾和可靠性都比較強，所以被廣泛地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。為了加強企業(yè)的通信技術(shù)，許多制造行業(yè)加大了人力、物力、財力投入，研究出相關(guān)的PLC設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)接口，同時為PLC技術(shù)在機械系統(tǒng)生產(chǎn)制造行業(yè)進行了良好的通信基礎(chǔ)，這將在很大程度上提升企業(yè)的生產(chǎn)效率與企業(yè)間的通信質(zhì)量。

四、小結(jié)

隨著中國科學(xué)技術(shù)的日益進步，生產(chǎn)制造的系統(tǒng)領(lǐng)域也逐漸加快進程。之后，機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢將是信息化。因此，相關(guān)制造業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)該逐漸更新生產(chǎn)模式，保障機械行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，未來機械行業(yè)的突出功能將是智能化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化。PLC技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)中，不僅應(yīng)用在運動控制方面，開關(guān)邏輯控制方面以及通信網(wǎng)絡(luò)方面，在其他方面還有很大的發(fā)揮空間。相信PLC技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠提高企業(yè)工作效率與生產(chǎn)質(zhì)量。

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（作者單位：湖南兵器工業(yè)高級技工學(xué)校）