PLC在機電一體化生產系統中的應用研究

1 PLC 的內涵和設計要點
1. 1 PLC 的內涵
PLC( Programmable Logic Controller) ，指的是可編程邏輯控制器，這種控制技術主要是通過微電腦技術制造而成的一種通用自動控制設備，PLC 控制系統利用可編程存儲器對于系統內部程序進行有效保存，并確保相關計算操作、生產流程控制、數量計量、實踐控制等指令得以有效執行，還能通過系統控制不同的機械設備，有效完成生產任務。PLC 控制系統通過有效的技術控制，能夠保證生產的高效率及自動化目標，因此在現代工業生產中的應用越來越廣泛，成為工業生產中的高效控制技術系統之一。
1. 2 PLC 技術的設計要點
1. 2. 1 PLC 具體設計包括的內容
A. PLC 系統的技術條件，只有在把握系統設計技術條件的前提下，才能確定今后的使用情況。B. PLC系統根據實際的控制需求，將所有需要進行控制的設備都考慮到實際的設計中，對于各個相關環節，都做好相應的設備設計與控制。C. PLC 系統在進行設備選擇問題上，不但要考慮設備的實用性，還要考慮其經濟性，因為PLC 系統是整個機床電氣控制系統的核心部分，其功能好壞決定整個系統運作效率的高低，而PLC系統設備又價格昂貴，會給企業帶來較大的成本花費，因此，要根據企業自身經濟狀況及生產的產品對于數控技術要求的高低進行合理的設備選擇。D. 在編寫程序軟件的使用說明時，要以系統設計的實際需求為準，進而選擇合適的語言對軟件系統進行相應的編寫。
E. 編制PLC 系統的輸入輸出I /O( input /output) 分配表，繪制并輸入I /O 端子接線圖。F. 在用戶界面的設計上，應充分體現設計的人性化特點，方便用戶的使用，提高系統的使用效率，可通過保存用戶信息的設置讓用過系統的客戶能夠快速進入系統，還可找到之前的程序設置記錄，如果再遇到相關零件的加工生產時，可及時調用之前編制的程序直接進行加工生產，大大節約了時間，提高了生產效率。G. 在對系統的相應操作平臺進行設計時，要充分考慮用戶的需求，設計的平臺應盡量簡單易懂易操作。另外，也要設計好電氣設備安裝后的調試工作。H. 設計完成后，要對設計應用的PLC 系統進行應用說明書的編寫，說明書的編寫應盡量簡潔明了，配以相關的圖示以加強對于操作的理解，所要說明的操作方法應盡量詳細，邏輯性強，銜接性也要較高。
1. 2. 2 PLC 系統的硬件部分設計
對于PLC 硬件系統的設計，首先要對PLC 機型進行選擇，對于機型的選擇要考慮兩個方面: 一是所選機型是否滿足需求，二是其結構是否合適。通常，PLC 的機型主要分為整體式和模塊式，再根據不同的需求選擇相應的結構。企業要依照自身狀況選擇相關設備，如果企業長時間要進行大批量的加工生產，可選用較為統一的設備，這樣能做到整齊劃一，集中管理和維修，又能大大提高生產效率。接下來進行輸入輸出端口的設計，要根據實際確定好端口的數量。另外，開關量、特殊功能、模擬量及人工智能等方面也要依照實際需求進行設置。再就是對于系統信息的儲存設計，系統的容量也是企業根據自身實際需要進行設定的，一般來說，在確定系統的儲存量時，還要預留部分空間，以備不時之需。
1. 2. 3 軟件部分設計
軟件的編程設計是關鍵環節，系統對輸入的程序進行譯碼，解碼成計算機能夠識別的數據形式，這里的編碼多是使用“圖解法”進行，“圖解法”能夠直觀表示所需要的控制功能。應用最多的“圖解法”有: 邏輯流程圖法、梯形圖法、時序流程圖法等。
2 機電一體化生產系統
機電一體化的發展促進了智能化、自動化、人性化生產機械的出現和發展，能夠有效彌補傳統機械生產效率低下的缺點，解放勞動力，實現生產標準化、智能化的目標。目前，我國機電一體化生產系統中使用的技術包含了計算機技術、自動控制技術、數控車床技術、信息技術等技術內容，實現了高效率、環保低碳、功能多樣性等生產目標，為新時期的工業發展帶來了強大的技術支持和動力支撐。
3 PLC 在機電一體化生產系統中的具體應用分析
3. 1 在運動控制中的應用
這是PLC 在機電一體化生產系統中最基本的應用方面，利用PLC 能夠有效對于生產中的運動進行控制，如: 控制系統執行直線或曲線運動。應用PLC 控制系統后，系統中有專門的模塊可實現運動控制。為了滿足機電一體化生產的需求，目前市場中的多數機械生產設備都具備了運動控制功能。如: 切削機床，通過PLC 控制系統的運用，可實現有效的設備運動速度控制目標。據外媒報道，華為與德國倍福自動化有限公司( Beckhoff Automation GmbH ＆ Co. KG) 在德國漢諾威工業博覽會( Hannover Messe) 演示了一項用于未來工廠的5G 核心技術: 無線可編程序邏輯控制器( Programmable Logic Controller，PLC) 。該概念驗證階段十分成功，兩家公司利用5G 無線工業網絡樣機實現了兩款協作式PLC 間的通信，替代了之前的電纜。將蜂窩式網絡技術直接整合到工業用PLC 后，可通過可持續方式實現工業自動化。在過去的數十年，制造商改變了其業務方式，轉而依賴精益生產( lean manufacturing)、數字化及工業物聯網。然而，這類工廠通常會面臨挑戰，其希望將產能及效率最大化，從而滿足用戶的訂單量及需求量。雙方為兩個采用PLC 標準設備提供了EtherCAT 自動化協議( Automation Protocol)，可實現第二層級的以太網通信，進而對運動系統( motion system) 的遠程控制。該系統是一款高性能的自動化應用。還可利用無線網絡綁定傳感器( 需另配) ，用于監控機器，如: 利用低延遲的輔助，實現工況監控及預見性維護。
3. 2 在開關邏輯控制中的應用
開關的邏輯控制是機電一體化生產系統中的重要部分，在開關邏輯控制中，需要用到PLC，PLC 能夠取代繼電器控制系統進行控制工作，還能調控邏輯程序，對于機床、電氣等進行有效管理。
3. 3 在數據處理中的應用
現階段，PLC 技術能夠實現對于數據處理的有效控制，滿足用戶對于數據處理的要求。PLC 控制系統能夠進行數據處理，主要是基于其運算功能實現數據控制。PLC 控制系統能夠進行函數計算、矩陣運算、邏輯計算等多種數據計算方法，此外，PLC 還能夠實現數據的傳輸和轉換，對于相關數據進行排序、查詢等，為系統數據收集、分析和處理帶來有效的依據和實現的可能性。PLC 控制系統還能通過智能控制模塊實現對于相關數據的傳輸，執行數據的排列、制表和打印等指令。
3. 4 在過程控制中的應用
對于機電一體化生產中的過程控制主要體現在對于系統成分、壓力、流量、溫度以及液位等進行控制，對于這些部分的有效控制會直接影響產品的質量，所以，做好過程管理對于機電一體化生產質量的提升具有重要意義。利用PLC 控制系統對于這些環節進行控制，可根據對于以往和現有的模擬量進行對比分析，實現目標的有效控制，保證生產工作按照設定的要求進行。
4 結語
PLC 技術在機電一體化生產系統中的應用涉及很多方面的控制功能，可有效提升機電一體化生產的效率，因此，近年來PLC 控制系統在機電一體化生產中逐漸得到推廣，相信隨著這一技術的進一步研究拓展，PLC 對于機電一體化生產將會發揮更大的作用。