PLC在机电一体化生产系统中的应用

PLC在机电一体化生产系统中的应用

袁廷香

山东和正环保工程有限公司 山东省 250117 

摘    要：

随着信息化时代的不断发展推进, 各种科学技术迅猛发展, 越来越先进的科学技术被应用上生活和生产的各个行业。新时代的科学技术的应用, 让生产行业的水平大大提升了生产效率, 简化了生产过程。在机电一体化系统中, 同样应用到了先进的科学技术PLC这使得整个生产过程效率都提升了不少也提高了生产产品的质量。

关键词：

PLC; 机电一体化; PLC应用;

1 PLC概述

1.1 PLC定义

PLC全称是可编程逻辑控制器，是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。以数字式或是模拟式的输入输出方式，对机电一体化生产系统中所配置各类机械设备下达控制指令，同时采集相关数据，最终实现对整体生产过程的有效控制。

1.2 主要应用特征

(1）可靠性。目前来看，多数PLC可编程逻辑控制器的核心基础为单片微型计算机，装置运行稳定相对较高，各类故障问题出现概率小，且具有配套电路保护及自我诊断功能模块。（2）功能齐全性。相比而言，PLC的功能配置结构较为齐全，可在绝大多数工业环境下基于现场信号与机电一体化生产系统中的各类器件设备进行直接连接。（3）运行速度快。与传统所配置继电器相比而言，PLC装置所下达各项控制指令均由程序控制执行，运行速度较快。（4）编程简易。多数PLC可编程逻辑控制器的编程难度系数较低，主要由梯形图与相应命令语句构成，常规PLC装置的命令语句为16条。

1.3 构成部分

PLC的基本结构由电源（在装置运行过程中持续将所接入交流电转换为直流电）、中央处理单元（CPU与接口电路加以连接，基于系统实时运行情况进行逻辑运算，下达各项控制指令，保障机电一体化生产系统的协调、稳定运行）、存储器（对系统程序及用户程序在运行过程中所产生各项信息数据进行存储）、输入单元（对主令元件以及检测元件所传输信号加以接收）、输出单元（将PLC可编程逻辑控制器所下达控制信号向控制对象进行传送，同时将弱电信号转换为电平信号）。

1.4 主要应用功能

(1）顺序控制。PLC基于预定控制顺序以及转移条件、工作任务等控制要素，控制机电一体化生产系统中各执行机构/单元有序开展作业（王国新，PLC在机电一体化生产系统中的运用研究，民营科技，2015年第7期）。在PLC顺序控制功能应用过程中，也可将其细分为时间顺序控制、条件顺序控制以及逻辑顺序控制三类顺序控制模式。（2）数据处理。在机电一体化生产系统运行过程中，PLC装置会对系统实时运行情况与相关数据进行采集与监测，针对性下达各项控制指令以保持系统的协调与稳定运行。（3）通信处理。PLC装置在运行过程中会基于相应通信协议（往往以通信接口的通信协议为基准）对程序与数据开展转移处理工作。

2 机电一体化的发展方向

机电一体化不仅是通过安装体量小的电子装置完成改造,而且是通过传感检测、核心编程设置等多方面信息处理技术综合改造。并且在机电一体化不断地与实践过程相互磨合中,机电一体化技术也在不断创新和发展,从而也推动了工业技术理论上的不断创新研究,因此机电一体化也朝向5个方向发展:第一,机电一体化朝着智能化方向发展,模仿人体神经传导功能、机械智能识别等功能,在工业设备在生产产品过程中有一定的自主判断能力。第二,机电一体化朝着精细化方向发展,主要运用工业级别的纳米技术将能耗降到最低,并且将生产效率提升到最高。第三,机电一体化朝着可远程操控生的方向发展,比如远程维修、远程生产等,在操作上更具有便捷性。第四,机电一体化朝着模块系统化方向发展,使得其更有利于产品的研发推进。第五,机电一体化朝着集成化方向发展,通过将不同方向的科学理论综合总结,统一对工业设备进行整体改造,使得减少了不必要的重复工作,既提升了设备的可利用率,又省去了不必要浪费的时间。

3 PLC在机电一体化系统中的具体应用

PLC在机电一体化系统中的应用可以说极其广泛，控制系统的多个环节都能可见PLC的控制应用。以下就从几个重要的环节来探讨一下PLC的具体应用方面。

3.1 在运动控制中的应用

运动控制系统是一门有关如何对物体位置和速度进行精密控制的技术，典型的运动控制系统由三部分组成：控制成分、驱动成分以及执行成分。

PLC在运动控制中的应用是最为基础性的广泛应用，一般的PLC还开发了有NC单元，运动单元。可实现点位控制，控制曲线插补、曲线的运动。

3.2 在开关逻辑控制中的应用

PLC控制开关量的能力是非常强的，所控制的出入点数，非常之多。加之联网功能，对点的数量不受限制。同样PLC所控制的逻辑问题也可以是多种多样的，组合的、时序的、延迟的等等，基本上都可以控制。由于PLC的硬件是可变的，软件是可以编写的，所以用于控制时，非常灵活方便。甚至可以编写多套多程序，用于不同的控制程序或者模式。根据工况不同随时调整转变多种多状态来适应不同工作需求。

3.3 在数据处理中的应用

PLC在数字量的控制上采集上也是非常强大，随着PLC不断的发展，现在的数据储存能力越来越强大，基本上可以满足企业用户对数据处理的需求。PLC同样也是基于计算机的相关技术，并逐渐完善和发展，对于数据量的控制可以说驾轻就熟。甚至可以进行运动单元的新开发，编制相关语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了巨大的便利[2]。

3.4 在过程控制中的应用

PLC在机电一体化过程中的应用主要体现在对温度、压力和流量等模拟量的闭环过程控制。作为专门为工业生产编制控制的计算机，PLC可以编写各种控制语言，完成有效的闭环控制，这在机电一体化中有着非常广泛的应用[3]。

3.5 模拟量的控制

像上述提到的如温度、流量、压力、速度等，这些有许多可连续持续变化的量，统称模拟量。像电流这样不可控的模拟量极其不稳定，随时可能就会发生变化，所以要想对这些变化的不稳定的模拟量进行控制，不借助PLC的话将是非常困难的一件事。而PLC通过编写相关的控制语言，可以实现对模拟量的控制，这使得整个工业化生产系统更加可控便捷。

3.6 通信以及联网

在信息化大时代的背景下，自动化网络发展的也同样迅速，随着计算机控制的广泛应用发展，PLC控制器通信包含控制器间的通信以及与其他智能设备间的通信。紧跟时代科技的发展，PLC势必也同样具备了通信功能和网络系统，在机电一体化系统中，具备通信接口是十分有必要的[4]。

4 结语

机电一体化生产系统现如今已经被广泛的应用在各大企业中，为企业效益的提高奠定了强有力的基础。PLC在机电一体化生产系统的合理应用，不但可以进一步提升机电一体化生产系统的运行稳定性与实际生产效率，还将有效提高企业市场核心竞争力，促进企业生产方式以及技术结构的共同升级。为这一目的的实现，企业必须深入研究PLC在机电一体化生产系统中的应用特征、功能模块及主要应用方向，深入挖掘PLC装置以及机电一体化生产系统的潜在应用价值。

参考文献

[1] 贾刘旭.PLC在机电一体化生产系统中的运用研究[J].建材与装饰,2019(29):199-200.

[2] 何健.PLC技术在机电一体化生产系统中的应用[J].黑龙江科学,2019,10(16):98-99.

[3] 宋婷,李大燕.分析PLC在机电一体化生产系统中的应用[J].河北农机,2019(8):39.