PLC在機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

陳志福

摘要：近年來(lái)，隨著各種高新技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，制造行業(yè)發(fā)生了巨大的變革。以PLC為代表的新興技術(shù)漸漸應(yīng)用到生產(chǎn)制造行業(yè)中來(lái)，這不僅加快了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，還提高了社會(huì)生產(chǎn)力，真正體驗(yàn)到科學(xué)技術(shù)帶給制造業(yè)的動(dòng)力。其主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)的機(jī)械與電氣生產(chǎn)系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用，這也推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)從機(jī)械電氣化時(shí)代邁向機(jī)電一體化時(shí)代。本文先對(duì)機(jī)電一體化和PLC的發(fā)展和概念作了簡(jiǎn)單介紹，理解了其技術(shù)的相關(guān)背景，之后利用實(shí)例論證分析了PLC技術(shù)在機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)電一體化;生產(chǎn)系統(tǒng);應(yīng)用

引言

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將我們帶入到了機(jī)電一體化時(shí)代中，為了能夠促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大計(jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的應(yīng)用范圍，在節(jié)約人力資源的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

1PLC技術(shù)與機(jī)電一體化概述

1.1PLC

PLC是一種控制系統(tǒng)，它所能夠帶來(lái)的作用與微型計(jì)算機(jī)較像，所負(fù)責(zé)的工作是采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。PLC本身有獨(dú)立CPU、及I/O口等，能夠基于實(shí)際條件來(lái)獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)編程等。在具體應(yīng)用中，將PLC技術(shù)應(yīng)用于梯形圖中，將有利于對(duì)復(fù)雜邏輯的簡(jiǎn)化處理，大大提高程序的數(shù)據(jù)處理效率。另外，PLC技術(shù)還可以有效減少接線漏洞，讓系統(tǒng)運(yùn)行的更加順暢，從而減少運(yùn)行費(fèi)用。隨著此項(xiàng)技術(shù)的不斷成熟，PLC的應(yīng)用范圍在持續(xù)擴(kuò)大，目前在我國(guó)的石油行業(yè)、鋼鐵行業(yè)中均有著不俗的表現(xiàn)。

1.2機(jī)電一體化

機(jī)電一體化是新時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，在初期的應(yīng)用階段中并沒(méi)有立即被廣泛接受。隨著我國(guó)科技發(fā)展速度的不斷加快，機(jī)電一體化也變得更加成熟，逐漸在各個(gè)領(lǐng)域中有了突出表現(xiàn)。在機(jī)電一體化被深入應(yīng)用的當(dāng)下，人們對(duì)于機(jī)械的認(rèn)知和理解開始發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而催生出了更趨人性化、智能化的機(jī)械設(shè)備，讓人們的生活變得更加便利?？偟膩?lái)說(shuō)，機(jī)電一體化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其中包含了自控技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及編輯技術(shù)等，為了能夠保證機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展，在未來(lái)需要更加重視其功能性、環(huán)保性、安全性，可以一直保持創(chuàng)新與進(jìn)步的狀態(tài)。

2PLC在機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

2.1無(wú)瓶不灌裝控制方式

在灌裝環(huán)節(jié)中，灌裝頭要對(duì)準(zhǔn)瓶口，否則液體會(huì)流出，造成浪費(fèi)、污染問(wèn)題，關(guān)于具體距離的控制，需要以灌裝瓶型號(hào)為準(zhǔn)，安裝紅外光電傳感裝置，記錄灌裝瓶運(yùn)行數(shù)，按照記錄結(jié)果放置空瓶，在空瓶進(jìn)入既定的灌裝位置之后，定位氣桿就會(huì)伸出，起到固定空瓶的作用。為了避免誤記數(shù)問(wèn)題，需要安裝開光裝置，看工作位有無(wú)空瓶經(jīng)過(guò)。如果發(fā)現(xiàn)有空瓶經(jīng)過(guò)，停止傳送，進(jìn)行灌裝，在灌裝完畢后，即可退出定位擋桿，如果沒(méi)有空瓶，傳送帶會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

2.2過(guò)程控制

PLC作為工業(yè)控制器，PLC具備數(shù)字/模擬（D/A）、模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換和算術(shù)、關(guān)系運(yùn)算等功能。內(nèi)部具有模擬量輸入/輸出（I/O）模塊，可將傳感器采集到的模擬信號(hào)通過(guò)（I/O）模塊輸入到（D/A）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再和設(shè)置值進(jìn)行對(duì)比，可閉環(huán)控制隨時(shí)間而不斷發(fā)生變化的模擬量，諸如對(duì)溫度變化、速度變化、流量變化、壓力變化、電壓變化、電流變化等模擬量進(jìn)行控制。例如PLC在恒壓供水中的應(yīng)用，壓力傳感器將采集到的模擬電流信號(hào)輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換再到PLC，并和內(nèi)部設(shè)置的壓力值與歷史壓力值作比較，判斷是否給變頻器信號(hào)。

2.3運(yùn)動(dòng)控制

應(yīng)用PLC能夠有效控制直線運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)。在尚未應(yīng)用PLC的機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中，主要是通過(guò)開關(guān)量I/O模塊來(lái)連接位置傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而通過(guò)應(yīng)用PLC，其本身所具備的運(yùn)動(dòng)控制功能將大幅提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。目前，PLC已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)機(jī)械設(shè)備中，例如裝配機(jī)械、電梯、機(jī)床等等，相比較來(lái)看，PLC具有的優(yōu)勢(shì)顯而易見，穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)以及抗干擾性強(qiáng)等等。例如，在磁選機(jī)中運(yùn)用PLC，能夠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上全面提升設(shè)備本身的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)讓設(shè)備運(yùn)行的更安全、更穩(wěn)定。再例如，在混凝土攪拌與生產(chǎn)中應(yīng)用PLC，可以明顯降低故障發(fā)生率，在提高生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)減少資源消耗。

2.4計(jì)量方式的選擇

當(dāng)前罐裝機(jī)控制技術(shù)中，最為常用的計(jì)量方式包括體積式、稱重式兩類，體積式計(jì)量會(huì)受到溫度、濕度等因素的影響。因此，在計(jì)量方式上，本研究采用稱重式計(jì)量法，該稱重方式簡(jiǎn)單、明確，物料質(zhì)量可以直接在灌裝、抽檢、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)中反映出來(lái)。為了保證質(zhì)量，在自動(dòng)化灌裝系統(tǒng)中應(yīng)用了質(zhì)量流量計(jì)，雖然該種方式成本相對(duì)較高，但是具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?，灌裝的可靠性和穩(wěn)定性也較高。

2.5誤差控制方式

灌裝運(yùn)行中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)流量誤差的問(wèn)題，這主要是由標(biāo)準(zhǔn)體積值、脈沖數(shù)、溫度與壓力引起。標(biāo)準(zhǔn)體積值會(huì)影響灌裝精確度、準(zhǔn)確性，出現(xiàn)誤差，為了解決該種問(wèn)題，應(yīng)用風(fēng)掃線進(jìn)行清理，再打開閥門之后，就不會(huì)出現(xiàn)液體殘留的問(wèn)題。對(duì)于脈沖數(shù)問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施保護(hù)流量計(jì)，解決了外部環(huán)境因素的影響。溫度與壓力也是一個(gè)重要影響因素，溫度會(huì)導(dǎo)致計(jì)量體積出現(xiàn)誤差，壓力則會(huì)縮小轉(zhuǎn)子、殼體的間隙，影響計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為了保證生產(chǎn)要求，需要提供恒溫、恒壓環(huán)境。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展中，無(wú)論是哪個(gè)行業(yè)，無(wú)疑都存在著極其嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)。要想在這個(gè)極具風(fēng)險(xiǎn)的經(jīng)濟(jì)世界存活下來(lái)，就必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖兣c創(chuàng)新。結(jié)合信息技術(shù)，追隨著時(shí)代的腳步才能取勝。對(duì)于機(jī)電生產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)以及PLC技術(shù)無(wú)疑就是創(chuàng)新轉(zhuǎn)變的一種方式。它們大大提高了機(jī)電生產(chǎn)的效率，改善了機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，使機(jī)電行業(yè)的發(fā)展更上一個(gè)臺(tái)階。

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