PLC下機械設備電氣自動化控制淺析

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摘要：為了全面提升機械設備電氣自動化控制水平，要充分融合plc技術模式，建構完整的工業(yè)應用處理模式，替換傳統(tǒng)的繼電器，有效打造完整的自動化控制平臺，實現(xiàn)經濟效益和管理效益的和諧統(tǒng)一。本文分析了基于PLC的機械設備電氣自動化控制設計思路，并著重分析了系統(tǒng)的基本組成結構，最后結合汽車制造行業(yè)對應用予以討論。

關鍵詞：PLC；機械設備電氣自動化控制；設計思路；基本結構

近幾年，電氣自動化控制項目受到了廣泛關注，因為行業(yè)本身綜合性較強，為了滿足具體應用標準，要整合PLC技術模塊，建立更加完整的自動化控制平臺，從而為智能化制造發(fā)展提供保障。

1PLC概述

PLC是可編程邏輯控制器的縮寫，主要是應用已經完成的程序，將其存儲在對應的用戶控制指令中，操作人員借助數(shù)字化處理模式完成相關執(zhí)行指令的輸出管理，從而有效維持機械自動化生產過程。一方面，PLC支持的系統(tǒng)架構靈活度較高，能結合實際的應用生產需求予以調控處理，較為大型的PLC整體系統(tǒng)運算速度較快，并且容量較大，應用在特定場合中能大大提升應用效率。而一些小型的PLC則具備體積較小、能耗較低的特點，加之安裝操作較為便捷，能完善更加精細化的處理工序。另一方面，PLC模式設計的過程中，也要設置配套的抗干擾預警系統(tǒng)，及時了解PLC設備和其他設備電路保護情況，維持整體應用的規(guī)范性和科學性。最關鍵的是，設計模式結合存儲邏輯予以應用處理，能有效依據(jù)外在接線和設備控制建立科學調制體系。

2基于PLC的機械設備電氣自動化控制設計要點

2.1設計原則

為了保證基于PLC機械設備電氣自動化控制設計的合理性，就要嚴格按照具體設計原則落實相關工作，保證技術活動能在滿足企業(yè)生產需求的同時，提升機械設備的應用速度和產品生產質量，打造更加合理且科學有效的技術處理控制模式。（1）在基于PLC機械設備電氣自動化控制工作中，要秉持全面性原則，也就是說，要結合工業(yè)特點和生產需求落實具體工作，確保相關內容和設計分析模式都能符合標準，最關鍵的是，制作工序與設備控制內容，要盡量匹配技術指標，維持電氣自動化控制設計的時效性。只有全面維持技術能力和指標的平衡性，才能保證PLC系統(tǒng)更加完整，為優(yōu)化整體應用功效提供保障。（2）要充分秉持經濟性原則，保證相關設計內容和模塊都能匹配經濟要求，并且維持整體機械設備應用效益的最優(yōu)化，真正實現(xiàn)效益成本管理的目標。因此，一般是在策劃階段就結合機械設備電氣自動化控制標準，選取更加適宜的PLC系統(tǒng)結構，維持設計方案的規(guī)范效果。與此同時，也要匹配相應的驗證分析模式，結合市場元素以及動態(tài)對其效益予以預估，保證設計成果切實有效。（3）要秉持可靠性原則，任何系統(tǒng)設計內容都要將可靠性作為核心，在機械設備電氣自動化控制系統(tǒng)中融入PLC，要保證PLC的特征性和系統(tǒng)運行的標準相匹配，打造安全可行的處理模式，為PLC系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行提供保障。（4）要秉持發(fā)展性原則，也就是說，要依據(jù)動態(tài)設計的標準對PLC系統(tǒng)的融合模式予以考量，加之PLC技術也在不斷發(fā)展，這就需要系統(tǒng)設計分析的過程中要充分分析系統(tǒng)升級后續(xù)處理方案，為機械設備電氣自動化控制工作預留相應的動態(tài)轉型空間，維持高兼容性和高發(fā)展性。

2.2設計思路

在機械設備電氣自動化控制系統(tǒng)中融合PLC，要將設備自動動作作為關鍵，不僅能滿足產品生產的基本需求，還要符合生產效率，打造較為合理有效的控制系統(tǒng)運行體系，具有較好的可靠性和安全性。最關鍵的是，基于PLC的系統(tǒng)能最大程度上實現(xiàn)集約化處理，大大增加成本優(yōu)勢，減少維護難度。（1）結合電氣自動控制的基本流程，選取適宜的PLC，不僅能匹配電氣控制裝置改造的基本需求，還能打造完整的控制平臺，真正意義上實現(xiàn)產品性能的優(yōu)化目標。（2）要明確工藝流程以保證被控制對象確認無誤，從而維持良好的工藝體系，實現(xiàn)最佳輸出設備的管理，并且，要集中統(tǒng)計I/O點數(shù)，確定點數(shù)才能匹配PLC的具體要求，實現(xiàn)自動化控制。（3）完成硬件確認工作后，就要依據(jù)工藝流程明確具體的控制程序，匹配自動化控制關鍵運作標準，并且結合工作流程有效出具系統(tǒng)控制流程圖，維持順序和條件的規(guī)范性。值得一提的是，要保證現(xiàn)場操作人員具備豐富的電氣設計經驗和電氣控制知識儲備，才能更好地完成機械設備電氣自動化控制匹配PLC設計工作的工作。

2.3系統(tǒng)功能指令

要想全面滿足工業(yè)控制的基本需求，PLC設定了過程控制、數(shù)據(jù)處理以及特殊功能指令模塊，統(tǒng)一稱為功能指令，能及時完成傳送、移位指令分析、算術運算和邏輯運算指令分析等工作，保證基于PLC的機械設備電氣自動化控制系統(tǒng)運行的科學性。2.3.1程序控制指令。要依據(jù)實際情況完善程序控制指令的設計，包括循環(huán)指令和跳轉指令。（1）循環(huán)指令，F(xiàn)or表示指令循環(huán)的開始、Next表示指令循環(huán)的結束，一旦開啟循環(huán)模式，除非結合指令要求在循環(huán)內部修改結束值，否則，循環(huán)就會一直運行到結束，再次開啟時，初始值Init傳送到指針內容中，就能為機械設備電氣自動化控制系統(tǒng)的循環(huán)處理提供支持。（2）跳轉指令，主要是實現(xiàn)程序流程的轉移和跳轉控制。2.3.2數(shù)據(jù)處理指令。以字節(jié)、字、雙字和實數(shù)的傳送為主，主要是在機械設備電氣自動化控制過程中，實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)到輸出傳送過程，按照輸入地址（IN）開始后N個數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵龅刂罚∣UT），其中，N為字節(jié)變量，數(shù)值范圍是1～225。與此同時，還能實現(xiàn)字節(jié)交換指令的處理，字節(jié)的交換指令結合輸入字節(jié)的結構就能制定相應的電氣自動化控制信號，保證應用傳輸?shù)囊?guī)范性。

3基于PLC的機械設備電氣自動化控制系統(tǒng)具體應用

本文以對普通機床進行機械電氣控制裝置改造項目為例，選擇CK9930PLC控制程序，借助PLC技術方案，有效打造更加合理的自動化控制電路，及時完成PLC控制程序下發(fā)的相關指令內容，保證PLC控制程序能有效替代傳統(tǒng)繼電器。并且，在保留基礎控制功能的基礎上，優(yōu)化機床的整體應用效能，為控制系統(tǒng)實際處理效率的升級提供保障，增設自動換刀和定時潤滑等自動化新功能單元，充分發(fā)揮PLC技術的應用優(yōu)勢。

3.1程序設計

要想保證PLC應用的合理性和規(guī)范性，要結合PLC編程的基本標準和要求，匹配對應的指令表、結構文本以及順序功能圖等，從而結合PLC程序完成模塊設計，保證相應設計內容能對整個控制系統(tǒng)予以管理，維持公用程序模塊、主軸模塊、坐標模塊等控制單元的應用效果，并且配合文字標注以及機械圖輸出單元，最大程度上提高電氣控制裝置設計的規(guī)范性和合理性。具體程序如下：（1）開始，啟動控制程序。（2）機械手取貨。（3）機械手對應X軸和Y軸實現(xiàn)自上而下運動。（4）機械手到達貨位。（5）機械手開始相應操作。（6）計時開始。（7）復位配合機械手升降、持有，然后拿去貨物。（8）系統(tǒng)復位。在整個電氣控制裝置設計過程中，要借助PLC技術進行貨物的判定，有貨則由機械手完成取貨工作，并且，盤復位、機械手升降、轉動等工序都要按照標準化設計模塊有序開展，最后完成系統(tǒng)復位。除此之外，將PLC技術融合在機床控制工作中，要結合機械自動化運行的基本指令模式，確保PLC控制運行方式的靈活度和科學性都能滿足工作人員的實際需求，保證機械零件的相關處理工序匹配PLC編程的標樁，從而提升工作的效率。

3.2功能設計

基于PLC技術完成機械電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化升級，也要保證可編程集中邏輯編輯器和上位機自動化控制流程相配合，并且借助打印機、上位機顯示等基礎處理方式更好地維護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。（1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，借助相應的數(shù)據(jù)匯總采集處理模塊，就能及時完成數(shù)據(jù)的匯總控制，并且建立對應的檢測模式，確保相應數(shù)據(jù)能匹配數(shù)據(jù)庫對照分析依據(jù)，實時性完成數(shù)據(jù)采集分析。（2）實現(xiàn)超限報警功能，對于整個系統(tǒng)而言，報警功能是基于PLC建立自動化控制模式的關鍵，配合屏幕顯示功能，及時對異常情況予以信號報警，并且配合信號的情況指導監(jiān)控人員開展相關處理工作。除此之外，借助PLC技術還能打造更加完整的控制體系，分為常規(guī)調節(jié)控制和特殊調節(jié)控制，有效減少系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，保證PLC技術支持下電氣設備自動診斷以及安全聯(lián)保工序的規(guī)范性，及時檢索問題并優(yōu)化處理效果。（3）能實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報表輸出的功能。（4）能實現(xiàn)總線控制器執(zhí)行功能，融合機械電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的應用標準，建立基礎對話框后將X軸視為0軸，然后增設啟動等代碼，輸入控制代碼“d5400_decel_stop（0,0.01）；”就能完成程序功能的編寫。

3.3模塊設計

基于PLC的電氣設備自動化控制模式中，PLC能輔助自動控制裝置設計的合理性，輸入輸出分配I/O模塊，就能維持同類型輸入和輸出的集合，不僅能實現(xiàn)連續(xù)分配，還能保證相應單元的規(guī)范性。（1）在共同程序模塊設計方案中，要保證原點程序設計的規(guī)范性，有效在數(shù)控加工處理作業(yè)開始前，刀架歸零，主軸控制程序借助PLC內部時間繼電器就能完成延時控制處理，從而確保主軸結構的正向和反向轉動都能滿足邏輯互鎖關系要求，避免控制功能切換時出現(xiàn)的故障問題。（2）對坐標軸控制模塊予以設計處理，主要是針對超程故障、驅動故障和坐標軸停止等功能單元展開調控，以便于建立全面控制單元。（3）要對報警處理程序內容予以模塊化處理，配合模塊設計要求安裝定時潤滑控制程序單元，最大程度上保證機床潤滑系統(tǒng)運行的完整性和規(guī)范性。（4）集合機床自動化控制方案的基本需求設置自動換刀控制程序，發(fā)揮PLC自動化控制技術的應用優(yōu)勢，實現(xiàn)準確、快速的換刀操作處理，能在優(yōu)化換刀效率的同時建立精準的定位控制模塊，維持工序應用的需求和標準。（5）結合PLC邏輯編程的基本內容，也要建立誤動作防止模塊，建立完整的控制體系，結合設計初始化程序要求，實現(xiàn)計數(shù)器的實時性清零控制，并且能對輸出量展開復位動作處理，提高PLC對整個控制裝置設計精度的應用管理水平。

4結語

總而言之，基于PLC技術的電氣設備自動化控制系統(tǒng)能在維持機械自動化水平的同時，優(yōu)化其綜合應用效率，建構完整的自動化應用進程，實現(xiàn)自動化應用目標的同時，也對技術予以升級改造，為機械自動化水平的進步奠定堅實基礎。

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作者:姚佳興 單位:廣東水電二局股份有限公司