PLC在机电一体化生产系统中的运用研究

PLC在机电一体化生产系统中的运用研究

王丽

天津永大电梯设备有限公司天津300401

摘要:机电一体化技术是指结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机科技的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术越来越完善，应用范围越来越广。PLC采用的是计算机系统结构，是一种专用工业控制微机系统。本文首先对PLC和机电一体化生产系统进行分析介绍，在此基础上进一步分析机电一体化生产系统中PLC的应用。

关键词:机电一体化;系统;PLC;应用

1.PLC技术概述

1.1什么是PLC技术

（1）PLC，简单来讲，就是在系统上进行数据采集处理的核心，同时，也是一种控制系统，其有着自己独立的CPU，而且还有相关的I/O口和功能面板，通过这些配置可以对开关量、模拟量等数据进行采集、分析、处理，同时，还具有较强的编程能力。在该技术中，融入了梯形图程序，不仅可以控制一些复杂的逻辑程序，而且可以改善传统的接线方式，有效地节约了系统建立成本。

(2)PLc的适用范围。目前，在国内PLc技术已广泛应用于钢铁、石油等各行各业，适用范围大致可归纳为:①开关量的逻辑控制，如注塑机、印刷机等;②模拟量控制，如生产配套的A/D和D/A转换模块;③过程控制，如在冶金、锅炉控制等场合;①数据处理，如造纸、冶金领域的过程控制系统;⑤通信及联网，即PLC公司的通信及PLc与其它智能设备间的通信。

1.2PLC工作原理

(1)输入处理。输入处理由输入端子和输入映像存储器组成，其作用是将输入控制信号送入PLC,输入设备一般为按钮及常闭触头。外部输入的控制信号经PLC输入端子存入到对应的一个输入映像寄存器，该寄存器存储外部输入信号，供PLC内容控制电路编程使用。

(2)内部处理。内部处理由按照实际控制要求编写的用户程序(执行用户程序)及内部存储器刷新组成，其作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入、输出信号的状态进行计算、处理和判断，然后得到相应的输出控制信号，通过控制信号驱动输出设备。

用户程序通过个人计算机通信或编程器输入等方式，把程序语句全部写到PLC的用户程序存储器中。用户程序的修改只需通过编程器等设备改变存储器中的某些语句，不会改变控制器的内部接线，实现了控制的灵活性。

(3)输出处理。输出处理由输出映像寄存器和输出端子组成，其作用是将PLc的经过内部处理的控制信号转换为能够驱动外部设备工作的输出信号。输出处理过程将经内部处理的信号寄存在存储器中，并通过PLc输出端口控制外部设备运行

1.3PLC实现控制过程

PLC的工作实现过程一般是:输入一运行用户程序一输出-一公共处理一输入刷新一再运行用户程序一输出刷新一公共处理一再输入刷新一再运行用户程序一再输出刷新一公共处理……循环反复地执行下去的工作过程。

PLC控制器通过输入端口接收外部输入信息，将其存储到PLC输入存储寄存器中，经过运行用户处理程序，输出处理单元将得到经内部控制单元处理后的输出信号;而有了输入刷新，输出营映射区将获取到刷新变换后的信号，再经过输出刷新，输出锁存器将反映输入的变化，并由输出电路得到相应的输出。同时，通过公共处理单元(主要包括循环时间监控、外设服务以及通讯处理等)的运行及处理，使得输出信号总是及时地反映输入信号的变化，从而实现PLC的控制过程。

2.机电一体化解析

“机械电子学”就是我们常说的机电一体化。这个概念早在1971年的日本《机械设计》这本杂志上就有所提及。后来随着机电一体化技术的日益发展与成熟，人们也就对该技术逐渐接受和认可了。这种机电一体化技术的前提是确保主功能、控制功能、机构动力功能以及信息处理功能的完好，并能与软件、机械装置、电子化技术等实现良好融合的一种综合性较强的技术。涉及的技术包括：自动化技术、电气技术、传感器技术、软件编程技术、机械技术以及信息技术等。其主要依据是优化组织目标与系统功能。然后根据功能情况来完成具体合理的分配与布局。实现其功能的价值，并保证多功能、高质量、低能耗的工作特点，保持最优状态。

伴随着科技的不断发展，目前的机电一体化技术已经表现出了多方面优势。

一是智能化。新时期，我国科学技术的发展趋势便是智能化，智能化最有利的证明便是数控机床技术与机器人。

二是网络化。20世纪90年代，我国网络技术逐渐普及，计算机技术得到有力的发展，其主要依附于网络的监视技术与远程控制。在机电一体化中，使用的终端设备可以实现远程控制，这就为机电一体化的网络功能实现提供了可能。

三是模块化。根据标准单元能够大提高研发新产品的速度。并能够扩大生产规模。但是其主要功能是应该满足现实需求，制定一些相关标准，为接口以及匹配单元创造方便。

四是绿色化。绿色化能够顺应新时代的发展需求。然而机电一体化的绿色化是保证在生产制造过程中不会外界环境造成影响，同时能够进行回收利用。

3.PLC在机电一体化生产系统中的运用

3.1在运动控制方面的应用

在机电一体化系统当中，PLC技术能够有效的控制运动，如直线运动以及圆周运动等。传统的机电一体化采用的控制方式的实现需要利用位置传感器与执行机构的连接。但是在PLC技术应用之后，可以通过专门的模块来实现运动控制。当前，大部分PLC生产企业都能够生产拥有运动控制功能的产品。在当前实际生产过程中，PLC速度控制功能在很多方面均要得到应用，如切削机床以及机械装配等。由于其具备非常强的速度控制功能，并且抗干扰性和稳定性都比较高，被广泛地应用于各个生产领域。如在磁选机当中PLV技术的应用，除了可以将设备的自动化水平与电气性能大大提升以外，还能确保设备运行的安全与稳定。

3.2在开关逻辑控制方面的应用

机电一体化系统中应用PLC进行开关逻辑控制是一项十分重要的应用，如可以通过PLC控制系统工作，取代原有的继电器，同时，还可以在机床、电气、管理注塑机和逻辑调控等方面应用PLC，在电磁阀控制、冶金工业以及电镀生产线等方面也可以应用。除此之外，CNC机床数控系统中也可以应用PLC技术。CNC机床控制系统本身具备优秀的数据处理和图形显示功能，这时加入PLC技术在机床中，便能够使得逻辑处理任务完成地更加出色，使得逻辑任务的完成效率和质量都得到提高。如在自动播种机中应用PLC，不但使其结构更加简单，还能够提高其稳定性。

3.3在数据处理方面的应用

在企业产品生产过程中，数据处理是其中非常重要的一个环节，其质量好坏和数据处理效率都将直接影响着整个生产活动的开展。所以，当前各企业都非常重视数据处理工作。当今科技发展水平不断提高，PLC技术的应用功能也不断得到完善，这就在很大程度上满足了企业在数据处理方面的需求。当前各企业所使用的PLC设备，不仅能够通过PLC进行矩阵运算、函数运算以及逻辑运算等各种模式的运算，还可以运输并且转换相关数据，与此同时，其查表、排序、进位等操作也能够完成，为数据分析、收集、处理都带来了极大的便利。在处理数据过程中，PLC能对比存储器设定数据与收集的数据，进而完成相关的操作。与此同时，还能够通过智能功能完成数据的传输，实现数据的制表、打印操作。

3.5在通信网络方面的运用

企业能够进行生产工作的核心是通信，进行系统的信息通信能够保障生产制造过程进行得顺利。同时，通信能够方便工作人员，使其满足人为控制的需要。因此，相关工作人员应重视PLC技术之间的通信与其他相关设备之间的通信。可编程逻辑控制器具有两种不同的通讯方式，其中就包括PLC自身设备之间的通讯以及PLC设备与其他设备的通讯。

参考文献:

[1]王鹏飞，王建勇.PLC在机电一体化控制实训台中的应用[J].设备管理与维修，2014（S2）.

[2]刘景梅.PLC在机电一体化生产系统中的运用研究[J].山东工业技术，2015（01）.