探討PLC在電氣控制方面的應(yīng)用

王旭輝

【摘 要】本文對PLC進行了簡要介紹，并分析了PLC的技術(shù)特點以及應(yīng)用中的注意事項，最后探討了PLC系統(tǒng)在工業(yè)電氣控制方面的實際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】PLC；技術(shù)；控制；應(yīng)用

一、PLC概述

可編程控制器（Programmable Logic Controller，即PLC）是一種數(shù)字運算和操作的控制裝置，它是代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器發(fā)展起來的，集計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)為一體的電子系統(tǒng)。PLC 的開發(fā)是為了實現(xiàn)工業(yè)環(huán)境下單臺設(shè)備控制到整個工廠流程的自動化，其特點是體積小、編程簡單、組裝靈活、抗干擾能力高、可靠性強。隨著硬件、軟件設(shè)計和開發(fā)技術(shù)的進步，PLC 的編程過程變簡單了，功能和系統(tǒng)的開放性卻大大增強。現(xiàn)在，PLC 廣泛應(yīng)用于機械制造、造紙、化工、輕工、電力、冶金等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱之一，大大推進了機電一體化進程發(fā)展。

二、PLC技術(shù)的特點

（1）配套齊全，功能完善，適用性強：PLC發(fā)展到今天，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制，CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

（2）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造：PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造周期大為縮短，同時維護變得容易起來。更重要的是可以使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程。

（3）體積小，重量輕，能耗低：以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。

三、PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

（1）溫度：PLC要求環(huán)境溫度在0-55℃，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔；開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)扇強迫通風(fēng)。

（2）濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。

（3）震動：應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10-55hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。

（4）空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或四、PLC在電氣控制方面的應(yīng)用

（1）控制系統(tǒng)總體方案。

隨著可編程序控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了可以由數(shù)控機床中的可編程序控制器來完成各項復(fù)雜的任務(wù)，如控制開關(guān)、壓力開關(guān)、繼電器、行程開關(guān)、接觸器和電磁閥等輸出元件控制，它是由輸人部分，邏輯部分和輸出部分組成，其中，輸入部分收集并保存被控制部分實際運行的數(shù)據(jù)，邏輯部分處理輸入部分則是所取得的信息，其中輸出部分提供正在被控制的許多裝置中，哪幾個設(shè)備需要實時操作處理。整個的控制系統(tǒng)一共是由CNC計算機數(shù)控系統(tǒng)和強電柜兩部分組成，而其中CNC計算機數(shù)控系統(tǒng)是一專用的數(shù)控裝置，它是由輸入 /輸出接口、CNC系統(tǒng)、驅(qū)動單元組成，是控制系統(tǒng)執(zhí)行加工的核心，另一個強電柜則是由動力電路控制電路和可編程控制器PLC組成。

（2）基于P LC的數(shù)控機床電氣控制方式的選擇

數(shù)控機床電氣控制方式的好壞，直接決定了控制系統(tǒng)的成敗。所以要控制機床實現(xiàn)加工的高速高精度，系統(tǒng)的性能是起到至關(guān)重要的作用的?？刂七^程大體是，首先要依據(jù)預(yù)定要求和所要求的控制精度、被控對象的特征等限制進行了綜合考慮，然后充分考慮系統(tǒng)的性能，價格比等因素，確定X、Y軸采用PC機。采用此種方式不但，PC機發(fā)揮了強大的文件處理功能、高速的數(shù)據(jù)處理功能，同時運動控制器則也體現(xiàn)了他的高的可靠性、高速性、高精度等優(yōu)點，而光柵尺則為系統(tǒng)提供了高達1μm的精度。這樣每一部分都起到了重要作用。

（3）PLC 在組合機床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

組合機床是針對某些特定工件，按特定工序進行批量加工的組合設(shè)備，該類設(shè)備的生產(chǎn)效率一般都非常高，同時機床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，所以要求電氣設(shè)計得非常穩(wěn)定可靠。這其中利用PLC實現(xiàn)對組合機床的自動控制，無疑是今后的發(fā)展方向。

組合機床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要求可靠性高。根據(jù)機床設(shè)計要求一般在粗鏜II主軸上采用了雙速交流電機，以滿足加工端面的需要；而在各動力頭與回轉(zhuǎn)工作臺之間還需要增加互鎖電路，確保在機床加工時工作臺是鎖緊狀態(tài)；在精鏜I和精鏜II的動力頭上則是裝有液壓平旋盤，實現(xiàn)能夠同時對工件進行鏜孔及端面的精加工。因此該機床的電路設(shè)計比較復(fù)雜，需要的輸入點和輸出點比較多。一般，我們采用歐姆龍CPM2AE-60CDR型PLC作為機床的控制系統(tǒng)，這個控制器共有60個I/O點，其中36點輸入，24點輸出，此系統(tǒng)一般完全能夠滿足該機床的設(shè)計要求。

（4）數(shù)控機床的功能分析

這里介紹的是一拖四的機床，一共有X、Y軸和四個Z軸上的伺服電機，來進行定位；X、Y、Z軸可以聯(lián)動，四個Z軸（下轉(zhuǎn)第101頁）（上接第110頁）不但可以同時運動，也可以分開運動。此機床為了提高加工精度，工作臺的X、Y軸運動，利用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)控制，對工作臺進行精確定位。X、Y軸則要進行兩側(cè)硬限位和軟限位雙重保護，以對Z軸下側(cè)進行軟硬限位。為了實現(xiàn)穩(wěn)定加工，此系統(tǒng)具有高速的上下位機通訊功能，其中上位機可以隨時對下位機進行控制，下位機也可以把各種信息傳到上位機，2者相互作用。上位機是一臺PC機（工控機），它主要負(fù)責(zé)從加工文件中讀取需要數(shù)控機床加工流程中的鉆孔的孔位和孔徑信息，以及為用戶提供友好的界面來設(shè)定加工參數(shù)，最后通過TCP/IP協(xié)議，把獲得的數(shù)據(jù)傳到運動控制器。該機床主軸轉(zhuǎn)速最多高達16萬r/min，實現(xiàn)了加工的高效率，并有冷卻水泵對電機進行冷卻，檢測電機溫度，實施實時保護。 [科]

【參考文獻】

[1]魏雪松.淺談工業(yè)自動化控制中PLC 的應(yīng)用[J].民營科技，2008（12）.