簡(jiǎn)要分析PLC技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

龔志佳

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)絕大部分企業(yè)在使用自動(dòng)化生產(chǎn)線的過(guò)程中都運(yùn)用了PLC 技術(shù)，這種技術(shù)將整個(gè)生產(chǎn)流程融為有機(jī)的整體?？梢哉f(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)正成為提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要競(jìng)爭(zhēng)因素。在信息技術(shù)時(shí)代， PLC技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的運(yùn)用受到更多重視，由于該技術(shù)具有使用便捷、普適性強(qiáng)以及安全性能高等優(yōu)勢(shì)，使得生產(chǎn)線的效率與質(zhì)量有著極大提升，增加了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的局面。本文主要分析 PLC 技術(shù)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)以及自身存在的優(yōu)勢(shì)，探討在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的相關(guān)應(yīng)用，為今后自動(dòng)化技術(shù)提供可參考的依據(jù)。

Abstract： With the rapid development of my country's social economy， the vast majority of Chinese enterprises have used PLC technology in the process of using automated production lines. This technology integrates the entire production process into an organic whole. It can be said that automation technology is becoming an important competitive factor to improve economic development. In the era of information technology， the use of PLC technology in automated production lines has received more attention. Due to its convenient use， strong universality， and high safety performance， the efficiency and quality of the production line have been greatly improved， and the product market has increased. Competitiveness in the market has brought a new situation to industrial production. This article mainly analyzes the structure of PLC technology production and its own advantages， discusses related applications in automated production lines， and provides reference for future automation technology.

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);自動(dòng)化生產(chǎn)線;應(yīng)用分析

Key words： PLC technology;automated production line;application analysis

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0083-02

0? 引言

隨著社會(huì)工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的手工制作，這種技術(shù)的發(fā)展減輕了人們的負(fù)擔(dān)，也節(jié)約了人工成本，帶來(lái)許多便利，提高了人們?nèi)粘Ｉ畹乃脚c質(zhì)量。從社會(huì)層面來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)有效的節(jié)約了人力資源以及自然資源，不僅解放了人類(lèi)的雙手，還提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。為了生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品，PLC 技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中逐漸被引入，這種技術(shù)能夠提高機(jī)械設(shè)備的控制精準(zhǔn)度，減少自動(dòng)化生產(chǎn)線中由于機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量下降的問(wèn)題，從而使得生產(chǎn)效率顯著提升。

1? PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)是基于各種技術(shù)融合的建構(gòu)方式，微處理器是其技術(shù)最重要的構(gòu)成部件，本質(zhì)上屬于一種控制裝置，并且還是可以操作編程的控制器。PLC技術(shù)中包含多種技術(shù)類(lèi)型，其中常見(jiàn)的有計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)。PLC技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電控制器技術(shù)相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，極大的提高了工業(yè)行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)效率。按照國(guó)際對(duì)于PLC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的定義可以了解到，PLC技術(shù)是利用電子信息系統(tǒng)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作，然后通過(guò)數(shù)字信息計(jì)算的方式來(lái)設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)，使得工業(yè)生產(chǎn)可以在自動(dòng)化生產(chǎn)線下按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并且PLC中對(duì)于編輯的程序可存儲(chǔ)，方便下次進(jìn)行編輯，在存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的內(nèi)部運(yùn)算和編輯，從而達(dá)到對(duì)輸入與輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作控制，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的主要目標(biāo)[1]。

2? PLC 技術(shù)自身存在的優(yōu)勢(shì)

2.1 安全性能強(qiáng)? 在運(yùn)用PLC 技術(shù)時(shí)，其數(shù)據(jù)信息的設(shè)置與編輯不受端口限制，輸出與輸入端口均可進(jìn)行。但無(wú)論在輸出還是輸入環(huán)節(jié)上，PLC技術(shù)都離不開(kāi)到光耦合器件以及繼電器等的運(yùn)用，借此來(lái)設(shè)置雙向量，用以對(duì)設(shè)備開(kāi)關(guān)進(jìn)行高效控制。此外，為確保其輸出、輸入數(shù)值的穩(wěn)定，避免主觀因素或客觀因素造成的干擾，在輸出端口與輸入端口都設(shè)置有相關(guān)的抗干擾設(shè)備，做好隔離措施，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線平穩(wěn)運(yùn)行。由此可見(jiàn)，PLC 技術(shù)在很大程度上提高了生產(chǎn)環(huán)境的安全性能，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，減少了人為干擾因素的發(fā)生，控制了成本投入，為企業(yè)提供有效的技術(shù)環(huán)境[2]。

2.2 普適性高? PLC 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)得益于多個(gè)模塊的整合，且每種模塊又可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行自由組合，如此就使PLC技術(shù)的應(yīng)用更為靈活，使其應(yīng)用場(chǎng)景更為多元，且相較傳統(tǒng)控制技術(shù)其操作更為便捷。但要合理應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，則要求技術(shù)人員能夠根據(jù)模塊的特性、實(shí)際應(yīng)用需求和編程來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并且嚴(yán)格遵守使用規(guī)范以及操作流程，如此才能使控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的普適性，能夠快速使用各個(gè)領(lǐng)域的操作控制，因此PLC 技術(shù)在不同行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮著較大的作用。

2.3 便捷性高? 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得社會(huì)產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用都更為便捷，極大改善了現(xiàn)代人的生活。如手機(jī)、電腦、平板等一系列電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，其外觀越來(lái)越簡(jiǎn)潔，大小越來(lái)越精致，普遍都追求輕薄感，這樣人們能夠隨身攜帶。隨著技術(shù)的延伸，充電寶、無(wú)線耳機(jī)等產(chǎn)品減少了產(chǎn)品的部件，這是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，而PLC 技術(shù)的運(yùn)用，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)也是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，其質(zhì)量較好，且容易操作，能夠及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整和編輯，限制因素較少，使用方便快捷，能夠滿足不同環(huán)境下的控制，對(duì)于控制對(duì)象的更換也可以直接使用程序進(jìn)行修改，即時(shí)的轉(zhuǎn)換滿足了自動(dòng)化生產(chǎn)線的相關(guān)需求，能夠適應(yīng)多種工作環(huán)境，與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，這種操作大大減少了人力成本，提高了整個(gè)工作的效率。

3? PLC 技術(shù)系統(tǒng)自身的重要結(jié)構(gòu)

PLC是一種具有較強(qiáng)綜合性的控制技術(shù)，其將多種技術(shù)進(jìn)行融合，再借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)操作的統(tǒng)一、高效控制?，F(xiàn)階段自動(dòng)化生產(chǎn)線所運(yùn)用的PLC技術(shù)主要體現(xiàn) PLV系統(tǒng)的應(yīng)用上，主要結(jié)構(gòu)組成如下：

①CPU。在 PLC 系統(tǒng)中 CPU是最核心的組成模塊，CPU主要由微處理器和存儲(chǔ)器共同構(gòu)成。

②輸入與輸出模塊。這兩個(gè)模塊共同構(gòu)成了一個(gè)控制橋梁，其借助一定的輸入、輸出端口來(lái)進(jìn)行PLC控制器與生產(chǎn)線中各種機(jī)械設(shè)備的連接，從而為生產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和控制創(chuàng)造條件。

③編程設(shè)備。這一設(shè)備是PLC控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備，但卻同樣發(fā)揮著重要作用。其主要作用在于進(jìn)行各種生產(chǎn)程序的編輯和設(shè)計(jì)，以為控制系統(tǒng)中指令的傳達(dá)和各環(huán)節(jié)的運(yùn)行設(shè)定好既定程序。同時(shí)依托程序編輯，技術(shù)人員還可以不斷對(duì)現(xiàn)有程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而使整個(gè)控制流程的監(jiān)控更為動(dòng)態(tài)化、系統(tǒng)運(yùn)行更為科學(xué)化[3]。

④電源模塊。該模塊主要是用以進(jìn)行交直流電的轉(zhuǎn)換，為PLC控制系統(tǒng)和生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行提供電能保障。

4? PLC技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用

為了保持自動(dòng)化生產(chǎn)線流程的完整性，需要合理利用PLC技術(shù)進(jìn)行調(diào)控，將PLC技術(shù)中的軟件融合到機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)的有效操控，無(wú)論在那種工業(yè)背景下，PLC作為核心要去，需要相關(guān)數(shù)據(jù)信息作為PLC技術(shù)操控的基礎(chǔ)，以便能夠正確的傳達(dá)相關(guān)指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化生產(chǎn)。

4.1 自動(dòng)化生產(chǎn)線的構(gòu)建

相較于傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，主要依靠人工車(chē)床作為生產(chǎn)設(shè)備，需要投入人力、物力以及財(cái)力資源進(jìn)行運(yùn)作，這種大型的機(jī)械設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品成本相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，并且由于人為因素的干擾，其產(chǎn)品的質(zhì)量無(wú)法有效保障，不僅會(huì)出現(xiàn)安全事故，還會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量誤差，最終會(huì)降低整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。但是隨著PLC技術(shù)的投入使用，自動(dòng)化生產(chǎn)線的構(gòu)建極大的改善了生產(chǎn)效率，不僅降低了產(chǎn)品成本，還確保了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于數(shù)據(jù)的精確性，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著的提升。從工業(yè)自動(dòng)化的角度來(lái)看，自動(dòng)化生產(chǎn)線是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的大趨勢(shì)，在自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)要求，并且不用考慮人力成本，實(shí)現(xiàn)不間斷的生產(chǎn)模式，減少人工失誤，使得產(chǎn)品生產(chǎn)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，促進(jìn)質(zhì)量進(jìn)一步提升。

4.2 實(shí)例分析PLC技術(shù)的應(yīng)用

汽車(chē)總裝生產(chǎn)線是一種對(duì)自動(dòng)化要求較高的生產(chǎn)線，其中各生產(chǎn)工藝都需要依靠自動(dòng)化來(lái)完成，以提升生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)精度，因此，自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用就要求生產(chǎn)線能夠在不同車(chē)型生產(chǎn)上進(jìn)行高效、準(zhǔn)確地切換，并保證整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線更為安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行?；诖耍琍LC技術(shù)在其中的應(yīng)用就顯得尤為關(guān)鍵。以汽車(chē)總裝生產(chǎn)線為例，為適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)生產(chǎn)需求，大眾汽車(chē)就在國(guó)六車(chē)型程序改造中充分運(yùn)用了PLC技術(shù)，并通過(guò)PLC程序的改造實(shí)現(xiàn)了更為現(xiàn)代化的汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程。以大眾汽車(chē)的這一改造為例，其改造內(nèi)容主要涉及1.5L國(guó)六車(chē)型與AQ自動(dòng)擋識(shí)別、皮帶漲緊輪、真空泵擰緊控制和PLC 控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通訊異常報(bào)警功能等程序的修改。其具體改造思路如下：①由PC上位機(jī)通過(guò)虛擬串口進(jìn)行串口掃碼槍VIN掃描信息的提取與存儲(chǔ)。②由PC上位機(jī)利用OPC通訊方式進(jìn)行VIN碼的打包發(fā)送，其打包形式主要為字符串形式。③PLC在接收到上位機(jī)打包發(fā)送來(lái)的字符串后將之存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)塊DB 中。④由上位機(jī)對(duì)車(chē)型信息進(jìn)行處理，再將處理后的信息以字符串信息發(fā)送到PLC。⑤提前對(duì)DB數(shù)據(jù)塊格式進(jìn)行創(chuàng)建并對(duì)其string長(zhǎng)度進(jìn)行規(guī)定。⑥確保上位機(jī)所發(fā)送的字符串格式與長(zhǎng)度能夠與PLC中的DB存儲(chǔ)區(qū)一一對(duì)應(yīng)。⑦將Sting數(shù)據(jù)進(jìn)行定義：其第0個(gè)字節(jié)表示字符串總長(zhǎng)度，第1個(gè)字節(jié)表示字符串當(dāng)前使用長(zhǎng)度，之后每個(gè)字節(jié)表示車(chē)輛由VIN碼順次開(kāi)始的信息，同時(shí)對(duì)字符串的DB起始字節(jié)進(jìn)行假設(shè)，此處假設(shè)為0，即DB13.DBB0。⑧改造采用西門(mén)子PLC可編程控制器，因這一控制器在編程時(shí)所采用的Step7軟件梯形圖僅支持整數(shù)INT、雙精度整數(shù)DINT、浮點(diǎn)數(shù)Real三類(lèi)數(shù)據(jù)的比較，所以在對(duì)字符串進(jìn)行比對(duì)時(shí)應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為最低2個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。⑨上位機(jī)與PLC的通訊借助ASCII碼來(lái)完成數(shù)據(jù)交換。⑩PLC中字符與整數(shù)的相互換磚以ASCII對(duì)照表為參照。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC技術(shù)作為控制裝置結(jié)合多種先進(jìn)技術(shù)形成了可編程的控制器。由于該技術(shù)的廣泛的應(yīng)用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，減少了生產(chǎn)的成本費(fèi)用投入。其未來(lái)的發(fā)展前景比較廣闊，將大幅度改善工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)狀況。

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