PLC控制技術(shù)在液壓淬火機(jī)床中的運(yùn)用研究

俞良英

摘 要：對(duì)傳統(tǒng)的液壓淬火機(jī)床進(jìn)行分析可知，其大都以繼電器控制作為主要控制方式，然而，受此控制技術(shù)自身線路繁雜、能耗高的局限，機(jī)床的可靠性和安全性也會(huì)受到嚴(yán)重影響?；诖耍疚囊隤LC，即可編程邏輯控制器，通過(guò)對(duì)其概念和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，在結(jié)合液壓淬火機(jī)床構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC在其中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開了深入研究。

關(guān)鍵詞：PLC控制；液壓淬火機(jī)床；I/O模塊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.021

0 前言

PLC控制技術(shù)因其豐富的I/O模塊和體積小、能耗低等特點(diǎn)進(jìn)而被廣泛應(yīng)用在機(jī)械電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，從而支持著社會(huì)多項(xiàng)生產(chǎn)、生活領(lǐng)域的發(fā)展。因此，在了解PLC控制技術(shù)概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用到液壓淬火機(jī)床中，在確保機(jī)床自身運(yùn)行可靠、安全的同時(shí)，提高控制精度，已成為當(dāng)前淬火機(jī)床控制領(lǐng)域需要共同面對(duì)和探討的首要問(wèn)題。

1 PLC控制技術(shù)概述及特點(diǎn)

PLC，即可編程邏輯控制器，其控制流程圖如圖1所示，由圖1可知，PLC通過(guò)借助一類具有變成功能的存儲(chǔ)器，使其自身具有存儲(chǔ)程序、順序控制以及定時(shí)、執(zhí)行邏輯運(yùn)算等多向面向用戶指令，進(jìn)而通過(guò)模擬輸入、輸出和數(shù)字輸入、輸出等方式對(duì)各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行高精度控制[1]。PLC控制技術(shù)具有諸多特點(diǎn)，且集中體現(xiàn)在以下兩方面：（1）豐富的I/O模塊。對(duì)于不同工作環(huán)境，PLC的I/O模塊和相應(yīng)的設(shè)備也不盡相同，通過(guò)安置人機(jī)對(duì)話接口模塊，能夠大幅提高其操作性能，使操作更為簡(jiǎn)潔；（2）體積小，低能耗。由于PLC模塊自身的體積較小，且較為輕便，使其不僅在安裝上較為便利，而且耗能也較低，同時(shí)，內(nèi)置的故障檢測(cè)系統(tǒng)還能夠幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，提高了控制效率。

2 液壓淬火機(jī)床的構(gòu)成與原理

（1）液壓淬火機(jī)床構(gòu)成。對(duì)液壓淬火機(jī)床進(jìn)行分析可知，其主要由以下三部分組成：1）液壓系統(tǒng)。作為系統(tǒng)的核心，液壓系統(tǒng)液壓夾緊工作的完成主要是通過(guò)夾緊以及升降油缸來(lái)進(jìn)行的，從而使加熱后的板簧得以成型[2]；2）電氣控制系統(tǒng)。主電路與輔助電路的控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了電氣控制系統(tǒng)。其中，主電路主要負(fù)責(zé)對(duì)交流接觸器進(jìn)行調(diào)控，而輔助電路則主要對(duì)機(jī)床內(nèi)中間繼電器和時(shí)間繼電器進(jìn)行分別調(diào)控，為液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

（2）液壓淬火機(jī)床工作原理。液壓淬火機(jī)床在操作方面分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種，其中，手動(dòng)控制下，需要對(duì)油缸閥門做出適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)，控制擺動(dòng)油缸前后擺動(dòng)的幅度，最后，進(jìn)行升降油門的操作，以達(dá)到對(duì)機(jī)床運(yùn)行前各參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確校正的目的。自動(dòng)控制下，需要把加熱后的板簧置于機(jī)床相應(yīng)位置，而后，按動(dòng)夾緊控制按鈕，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)運(yùn)行，完成淬火過(guò)程。

3 液壓淬火機(jī)床中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)。可編程程序控制器可選取具有較高靈活性和體積較小、質(zhì)量輕便的Fxon-40MR系列PLC，而存儲(chǔ)器可選擇具有較大運(yùn)行程序存儲(chǔ)空間的EXPROM存儲(chǔ)器。此外，由于液壓淬火機(jī)床構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，故而也可將PLC將部分外圍控制開關(guān)予以取代。考慮到單臺(tái)液壓淬火機(jī)床輸入點(diǎn)較少，因此，還需事先預(yù)留出相應(yīng)控制點(diǎn)以便于后期維修。

（2）輸入、輸出模塊設(shè)計(jì)。對(duì)液壓淬火機(jī)PLC輸入模塊進(jìn)行分析可知，其在對(duì)外界信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)后，能夠?qū)⑿盘?hào)直接轉(zhuǎn)換為控制器內(nèi)部的信號(hào)，而在模塊安置的電路形式上則主要分為兩種，分別為匯點(diǎn)輸入與分隔輸入。需要說(shuō)明的是，輸入模式的選擇需要以PLC控制器輸入信號(hào)的電壓水平和信號(hào)本身的傳輸距離為依據(jù)，若信號(hào)傳輸距離過(guò)長(zhǎng)，還需要采取相應(yīng)的管理措施，以確保外部信號(hào)能夠全部轉(zhuǎn)換為PLC電平信號(hào)[3]。輸出模塊中，PLC控制器將其內(nèi)部電平信號(hào)經(jīng)由控制系統(tǒng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠靠蘸凶有盘?hào)，從而對(duì)外部的負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，促使其根據(jù)控制需求做出相應(yīng)的動(dòng)作。綜上，需要對(duì)PLC的I/O模塊進(jìn)行合理選擇，以確保液壓淬火機(jī)床的控制精度和運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（3）軟件設(shè)計(jì)。在手動(dòng)控制模式的液壓淬火機(jī)床中，需要對(duì)其控制的全部（6個(gè)）按鈕進(jìn)行調(diào)控，此外，還需利用PLC輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥的雙向控制。而在自動(dòng)控制模式的液壓淬火機(jī)床中，因機(jī)床加工時(shí)，板簧的厚度和大小等均不盡相同，故而需要對(duì)淬火時(shí)間分別進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以達(dá)到機(jī)床淬火的目的。目前，通常采用的是ST3時(shí)間繼電器對(duì)淬火時(shí)間進(jìn)行控制，通過(guò)保留油缸下降的限制按鈕，實(shí)現(xiàn)機(jī)床內(nèi)各個(gè)油缸的PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器的控制，從而在簡(jiǎn)化操作方式的同時(shí)，提高機(jī)床的控制效率和控制精度。

4 結(jié)論

本文以液壓淬火機(jī)床中PLC控制技術(shù)的應(yīng)用作為主要研究?jī)?nèi)容，通過(guò)對(duì)PLC控制技術(shù)以及液壓淬火機(jī)床的控制原理進(jìn)行闡述和分析，進(jìn)而從軟硬件以及I/O模塊等方面對(duì)PLC控制系統(tǒng)在液壓淬火機(jī)床中的設(shè)計(jì)方式做出了系統(tǒng)探究?？梢?，未來(lái)加強(qiáng)對(duì)PLC控制技術(shù)在液壓淬火機(jī)床中設(shè)計(jì)方式的研究力度，對(duì)于提高液壓淬火機(jī)床的控制精度和運(yùn)行的穩(wěn)定性具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

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基金項(xiàng)目：2014年湖南省教育廳科學(xué)研究一般項(xiàng)目（14C0148）。