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PLC在机电一体化生产系统中的应用研究


1 PLC 的内涵和设计要点
1. 1 PLC 的内涵
PLC( Programmable Logic Controller) ,指的是可编程逻辑控制器,这种控制技术主要是通过微电脑技术制造而成的一种通用自动控制设备,PLC 控制系统利用可编程存储器对于系统内部程序进行有效保存,并确保相关计算操作、生产流程控制、数量计量、实践控制等指令得以有效执行,还能通过系统控制不同的机械设备,有效完成生产任务。PLC 控制系统通过有效的技术控制,能够保证生产的高效率及自动化目标,因此在现代工业生产中的应用越来越广泛,成为工业生产中的高效控制技术系统之一。
1. 2 PLC 技术的设计要点
1. 2. 1 PLC 具体设计包括的内容
A. PLC 系统的技术条件,只有在把握系统设计技术条件的前提下,才能确定今后的使用情况。B. PLC系统根据实际的控制需求,将所有需要进行控制的设备都考虑到实际的设计中,对于各个相关环节,都做好相应的设备设计与控制。C. PLC 系统在进行设备选择问题上,不但要考虑设备的实用性,还要考虑其经济性,因为PLC 系统是整个机床电气控制系统的核心部分,其功能好坏决定整个系统运作效率的高低,而PLC系统设备又价格昂贵,会给企业带来较大的成本花费,因此,要根据企业自身经济状况及生产的产品对于数控技术要求的高低进行合理的设备选择。D. 在编写程序软件的使用说明时,要以系统设计的实际需求为准,进而选择合适的语言对软件系统进行相应的编写。
E. 编制PLC 系统的输入输出I /O( input /output) 分配表,绘制并输入I /O 端子接线图。F. 在用户界面的设计上,应充分体现设计的人性化特点,方便用户的使用,提高系统的使用效率,可通过保存用户信息的设置让用过系统的客户能够快速进入系统,还可找到之前的程序设置记录,如果再遇到相关零件的加工生产时,可及时调用之前编制的程序直接进行加工生产,大大节约了时间,提高了生产效率。G. 在对系统的相应操作平台进行设计时,要充分考虑用户的需求,设计的平台应尽量简单易懂易操作。另外,也要设计好电气设备安装后的调试工作。H. 设计完成后,要对设计应用的PLC 系统进行应用说明书的编写,说明书的编写应尽量简洁明了,配以相关的图示以加强对于操作的理解,所要说明的操作方法应尽量详细,逻辑性强,衔接性也要较高。
1. 2. 2 PLC 系统的硬件部分设计
对于PLC 硬件系统的设计,首先要对PLC 机型进行选择,对于机型的选择要考虑两个方面: 一是所选机型是否满足需求,二是其结构是否合适。通常,PLC 的机型主要分为整体式和模块式,再根据不同的需求选择相应的结构。企业要依照自身状况选择相关设备,如果企业长时间要进行大批量的加工生产,可选用较为统一的设备,这样能做到整齐划一,集中管理和维修,又能大大提高生产效率。接下来进行输入输出端口的设计,要根据实际确定好端口的数量。另外,开关量、特殊功能、模拟量及人工智能等方面也要依照实际需求进行设置。再就是对于系统信息的储存设计,系统的容量也是企业根据自身实际需要进行设定的,一般来说,在确定系统的储存量时,还要预留部分空间,以备不时之需。
1. 2. 3 软件部分设计
软件的编程设计是关键环节,系统对输入的程序进行译码,解码成计算机能够识别的数据形式,这里的编码多是使用“图解法”进行,“图解法”能够直观表示所需要的控制功能。应用最多的“图解法”有: 逻辑流程图法、梯形图法、时序流程图法等。
2 机电一体化生产系统
机电一体化的发展促进了智能化、自动化、人性化生产机械的出现和发展,能够有效弥补传统机械生产效率低下的缺点,解放劳动力,实现生产标准化、智能化的目标。目前,我国机电一体化生产系统中使用的技术包含了计算机技术、自动控制技术、数控车床技术、信息技术等技术内容,实现了高效率、环保低碳、功能多样性等生产目标,为新时期的工业发展带来了强大的技术支持和动力支撑。
3 PLC 在机电一体化生产系统中的具体应用分析
3. 1 在运动控制中的应用
这是PLC 在机电一体化生产系统中最基本的应用方面,利用PLC 能够有效对于生产中的运动进行控制,如: 控制系统执行直线或曲线运动。应用PLC 控制系统后,系统中有专门的模块可实现运动控制。为了满足机电一体化生产的需求,目前市场中的多数机械生产设备都具备了运动控制功能。如: 切削机床,通过PLC 控制系统的运用,可实现有效的设备运动速度控制目标。据外媒报道,华为与德国倍福自动化有限公司( Beckhoff Automation GmbH & Co. KG) 在德国汉诺威工业博览会( Hannover Messe) 演示了一项用于未来工厂的5G 核心技术: 无线可编程序逻辑控制器( Programmable Logic Controller,PLC) 。该概念验证阶段十分成功,两家公司利用5G 无线工业网络样机实现了两款协作式PLC 间的通信,替代了之前的电缆。将蜂窝式网络技术直接整合到工业用PLC 后,可通过可持续方式实现工业自动化。在过去的数十年,制造商改变了其业务方式,转而依赖精益生产( lean manufacturing)、数字化及工业物联网。然而,这类工厂通常会面临挑战,其希望将产能及效率最大化,从而满足用户的订单量及需求量。双方为两个采用PLC 标准设备提供了EtherCAT 自动化协议( Automation Protocol),可实现第二层级的以太网通信,进而对运动系统( motion system) 的远程控制。该系统是一款高性能的自动化应用。还可利用无线网络绑定传感器( 需另配) ,用于监控机器,如: 利用低延迟的辅助,实现工况监控及预见性维护。
3. 2 在开关逻辑控制中的应用
开关的逻辑控制是机电一体化生产系统中的重要部分,在开关逻辑控制中,需要用到PLC,PLC 能够取代继电器控制系统进行控制工作,还能调控逻辑程序,对于机床、电气等进行有效管理。
3. 3 在数据处理中的应用
现阶段,PLC 技术能够实现对于数据处理的有效控制,满足用户对于数据处理的要求。PLC 控制系统能够进行数据处理,主要是基于其运算功能实现数据控制。PLC 控制系统能够进行函数计算、矩阵运算、逻辑计算等多种数据计算方法,此外,PLC 还能够实现数据的传输和转换,对于相关数据进行排序、查询等,为系统数据收集、分析和处理带来有效的依据和实现的可能性。PLC 控制系统还能通过智能控制模块实现对于相关数据的传输,执行数据的排列、制表和打印等指令。
3. 4 在过程控制中的应用
对于机电一体化生产中的过程控制主要体现在对于系统成分、压力、流量、温度以及液位等进行控制,对于这些部分的有效控制会直接影响产品的质量,所以,做好过程管理对于机电一体化生产质量的提升具有重要意义。利用PLC 控制系统对于这些环节进行控制,可根据对于以往和现有的模拟量进行对比分析,实现目标的有效控制,保证生产工作按照设定的要求进行。
4 结语
PLC 技术在机电一体化生产系统中的应用涉及很多方面的控制功能,可有效提升机电一体化生产的效率,因此,近年来PLC 控制系统在机电一体化生产中逐渐得到推广,相信随着这一技术的进一步研究拓展,PLC 对于机电一体化生产将会发挥更大的作用。

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