PLC在工業自動化控制中的應用研究

楊金鴻 肖豐霞;汪德強

摘 要 在信息化時代下，科學技術對提升生產力水平、促進國民經濟增長而言重要性凸顯，而在全面推進現代工業建設步伐的過程中，PLC為工業自動化控制的實現注入了動力。借助PLC的運用，為提高工業生產質量與效率奠定了基礎，進而為提升工業產業的綜合效益與競爭力提供了保障。本文針對PLC在工業自動化控制中的具體應用進行了研究與探討，為不斷優化PLC應用性能以充分發揮出其在工業自動化控制領域中的積極作用提供參考。

關鍵詞 PLC；工業自動化控制；應用；研究

中圖分類號 TH-39 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0203-02

所謂的PLC則是借助通信技術以及計算機技術的融合來打造出的控制裝置設備，借助這一數字運算技術的應用為相關領域進一步提升自動化水平奠定了技術基礎。對于工業領域而言，PLC在自動化控制系統的運用，能夠借助該技術的優勢來進一步提高生產的效率，而隨著這一技術的不斷發展，PLC的性能得到了不斷的優化與完善，相應性價比優勢凸顯，借助其體積小、編程簡單且應用方便等優勢特點，能夠為提高自動化控制系統的安全可靠性奠定基礎，并為促進工業領域機電一體化發展進程提供了技術支撐。

1 PLC綜述

PLC是可編程控制器的英文縮寫模式，該技術實質上是一種數字運算技術，主要是為了迎合工業環境之需，將現代通信技術、計算機技術以及自動化技術等進行了融合，進而形成一種全新的技術形式，并以此技術來實現相應自動化控制設備的研發與應用。在實際踐行的過程中，主要所呈現出的技術優勢為：基于該技術下自動化控制設備，相應的體積小且安裝方便靈活，在使用的過程中編程簡單并且能夠提供較強的抗干擾性能，尤其是隨著該技術在各領域中的不斷應用，促使技術本身實現了進一步的發展，廠家在實際設計研發的過程中不斷優化其性能，進而凸顯出了該設備的性價比優勢。目前，隨著這一技術的不斷發展，其功能也得到了不斷的優化與完善，尤其是在體積上實現了不斷的濃縮，并且相應的功能隨之不斷完善，為當前機電一體化發展提供了技術支撐。

2 PLC所具備的通信功能及所呈現出的優勢特點

第一，通信功能分析。基于計算機技術以及網絡通信技術的不斷發展下，對于自動化控制系統的發展而言，將相應技術進行融合性應用，能夠進一步強化PLC的通信功能。在實際應用的過程中，其能夠為PLC間以及其與其它設備間的智能化通信奠定基礎，同時，還能夠為提高數據信息傳輸質量與效率并實現數據信息的充分共享奠定基礎。第二，PLC所呈現出的特點。主要表現在：首先，能夠與現場總線實現高度融合。當前在實際使用PLC的過程中，相應廠家對提供配套總線，因此，這就使得二者能夠實現高度融入；其次，在通信協議上，實現了高度統一。在實際設計PLC的過程中，其采用的是國際標準通信協議，而這一協議的規范且統一性使得在實際生產與應用該設備的過程中，也就使得相應通信能力逐漸被強化；最后，通信程序更加簡便。在進行這一程序設計的過程中，都會采用專門性的軟件來進行編程設計，這就在提高該項工作效率的同時，也促使這一程序設計變得更加的簡單方便。

3 PLC在工業自動化控制中的具體應用

3.1 具體應用范圍

主要被應用在如下幾個方面：第一，開關量與位置的控制。在開關量的控制上，基于PLC設備的運用下，則能夠借助順序控制器公式的計算來實現對系統動作的有效控制，進而在確保設計標準性的同時，促使相應的控制行為更加的可靠；在位置控制上，主要是針對步進電機實現自動化控制，并以脈沖的發出來是按對相應位移的精準定位；第二，模擬量控制。基于PLC控制系統下，其是基于控制對象本身所呈現出的特征上，將各個功能模塊進行組合后，實現這一整合系統的搭建，并提升了系統的敏捷性與精準度，同時還具備了完善的熱處理功能，相應維護工作也隨之變得簡單易操作；第三，變頻調速控制。基于PLC控制系統下，相應指令系統與變頻器借助這一系統設備的應用，能夠實現對電機的有效控制，主要是對轉速進行控制與調節。第四，集中性控制。指的是借助PLC設備的應用，借助這一系統能夠在提升自動化控制水平的基礎上，還能夠以此來實現對整個系統的有效控制，通過對系統運行狀態的監管，能夠借助故障檢測的實現來提供相應的提示，同時，基于定時器的融入，能夠在檢測過程中為實現自動警報的發出奠定基礎。

3.2 當前在實際應用PLC過程中所呈現出的問題以及解決對策

當前，在實際應用PLC系統設備的過程中，一大弊端便是該系統本身的兼容性偏低，因在PLC設計與研發上相應總線等都是屬于專用性質的，不同公司設計出的結構存在著一定的差異性。目前，雖然這一PLC軟件程序編寫實施了相應的規范，但是，在實際運用的過程中，工業生產環境本身還是會這一系統的實踐應用表現出一定的影響性。因此，要想充分的發揮出PLC的性能，則就需要針對如下幾方面內容實現有效控制措施的落實。

第一，濕度限制，為了確保相應元件的穩定性，則就要求要提高對運行環境下相應濕度問題的有效控制，要求要將濕度維持在85%以下；第二，震動控制，基于相應運行環境下，要求要實現對頻率范圍的有效控制，通常需要將這一因素控制在10Hz～50Hz間，以實現對相應震動的控制；第三，溫度控制，在這一控制內容行，要求要將溫度保持在0℃～55℃之間，這就意味著在實際進行這一設備安裝的過程中，需要對散熱問題進行充分考慮，以在降低PLC工作溫度的基礎上，確保其運行環境下相應的溫度能夠保持在要求范圍內。

4 對PLC應用的展望

基于工業自動化控制領域下，PLC本身有著廣闊的發展空間與良好的發展前景，在未來的應用領域中，其主要朝著如下3個方面發展：第一，隨著當前各領域對PLC應用需求的提高，在實際進行該系統設計的過程中，需要進一步解決其不兼容問題，同時在設備產品上類型將更多，且相應產品的性能將隨之得到不斷提升；第二，相應運算能力隨之不斷提升?；诋斍癙LC設備性價比的不斷提升，以及在實際應用的過程中工業信息化水平的不斷提升，促使PLC在存儲設備之中能夠得到進一步的應用，進而能夠為不斷優化并提升PLC自動化控制系統的運算能力奠定基礎；第三，編程語言的進一步發展。基于PLC設備下，其中的中小型設備需要以編程語言來實現相應梯形圖語言的搭建，所以在相應編程語言等級不斷提升的背景下，PLC編程語言將進一步得到優化，逐漸朝著多元化趨勢發展。總體而言，PLC在工業自動化控制領域中的運用將為機電一體化進程的加速注入技術動力。

5 結論

綜上，在工業自動化控制領域中，將PLC進行應用能夠為提升工業自動化控制水平奠定基礎，進而借助PLC優勢的充分發揮來提高工業企業的生產效益。本身在具體闡述PLC在工業領域中的應用的基礎上，對當前實際應用過程中所存在的問題進行了分析并提出了相應解決對策，同時對PLC未來在工業自動化控制領域中的發展進行了展望，為促使PLC在該領域中實現完善應用與不斷發展奠定了基礎。

參考文獻

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摘 要 在銅帶軋制過程中出現各種不穩定現象是不可避免的，只能用科學的手段合理的處理，這樣存在不穩定因素的軋制鋼帶對于生產精密儀器或者是科研型儀器是十分不利的?，F在所有的大型銅帶軋制廠都設有專門的研究部門以解決這個問題。從目前的研究效果來看，除了科學院給出的實驗結果可以接受之外，在實際生產過程中還沒有較好的處理辦法，在這個方面還是有很大發展空間的。隨著有色金屬行業的進步，許多企業引進新型的現代軋制機，當然現行軋制機具有科學技術上的一定優勢，但是軋機的可操作性上也是存在很大缺點的，甚至有的軋制機輥顫現象十分嚴重。

關鍵詞 銅帶；壓制過程；不穩定因素；探討

中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0205-02

為了滿足科學技術進步對儀器設備的高精度的要求，必須要做的就是不斷進行技術革新，最大程度的提高銅帶的精度和質量。除此之外，還要注意提高銅帶原材料性能的穩定性，目前國際關于銅帶精度誤差要求小于等于0.6%，銅帶厚度誤差的主要影響因素就是軋制過程中銅帶材料不穩定的因素造成的。那么，在科技水平較高的現代銅帶制造業中，是采用什么工藝來減小誤差、提高精度的呢？下面我們將進行逐一分析討論。

1 軋制材料的質量能夠影響軋機系統的穩定性

1.1 銅帶的軟硬程度在軋制過程中使軋機系統發生輥顫

大多大型的銅帶軋制廠在試運行階段經常會遇到輥顫的現象，盡管整個操作過程符合操作要求，也沒有什么其他故障，但是軋機的顫動會直接影響產品的精確度，不容易控制產品的質量，產品的合格率也會大大降低。那么到底是什么原因致使發生輥顫現象呢？其實原因也很簡單，就是因為鑄軋坯銅材料貯存時間過長，在表面的氧化侵蝕過于嚴重變得粗糙且凹凸不平，而且在材料的內部也發生了一定的變化，影響了材料的實際使用效果，如果在使用前不進行處理或者篩選不合格的銅坯，會因為銅坯表面摩擦系數減小、摩擦力相應減小不能滿足咬入力的要求，致使發生輥顫現象。這種原因引起的軋機系統的輥顫現象是最常見的，其實也可以說是最容易處理的。

1.2 來料偏差過大引起的軋機系統發生輥顫

前一段時間，有一個實驗在行業內引起一陣討論，那就是不同偏差厚度的原料銅坯分別進行軋制，測試一下厚度的偏差對輥顫現象有沒有影響。實驗證明，不僅有影響而且影響還比較大。自此之后，各廠家開始從材料厚度偏差質量上入手，制定一系列解決輥顫的工藝路線，目前來看，效果還算不錯。

2 工藝潤滑劑的選擇對軋機系統穩定性的干擾性影響

在潤滑劑方面影響軋機系統穩定性的主要因素就是使用的潤滑劑不能滿足工藝要求的質量。下面介紹2種常見的影響方式，第一種就是使用的輥縫潤滑油膜的摩擦系數較低，不能滿足軋機系統垂直運動的阻尼效果的要求，從根本上影響了軋機的與原材料的摩擦效果。從生產效果上來看，就是影響了軋機垂直運動的穩定性，造成輥顫和軋機的震動。第二種就是輥縫的摩擦系數過小還影響了軋機入口張力與軋機制壓力的協調統一，造成二者自激關系增強直接消弱了軋機的穩定性，造成明顯的震動。

為了適應生產過程中形成各種型號銅帶，軋機在設計上為了可以滿足生產各種寬度、各種厚度以及各種表面摩擦系數的銅帶，帶來的不良后果就是產品存在較大的誤差。為了減小這方面影響因素帶來的誤差，就需要適當的改變工藝，采用大功率、多數次的軋制，這樣可以解決銅帶產品中存在內外層變形不均勻和內外層硬化不均勻的問題，當然軋制壓力過大和次數過多也會產生其他不良效果。因此，根據實際生產從那要求需用合適的輥徑、軋制功率、軋制的次數是保障產品質量的必要手段。對于軋機的生產廠家來說，在保障軋機合格的基礎上，降低生產成本爭取更大的利潤空間才是商家的要求。很多軋機的生產廠家會在軋機的輥徑上做文章，也就是說會按照一定的比率縮小軋機的輥徑，這會導致在相同的道次壓量下，明顯減小軋機和銅帶的接觸弧長，與此同時，為了滿足生產合格產品的要求就需要用工藝油進行潤滑。這樣設計出的銅帶軋制機很容易在運行中出現質量不合格的現象，而且在一定程度上減少軋機的使用壽命。解決這一問題的理想辦法就是使用潤滑效果較好但是價格昂貴的乳液工藝潤滑劑，這種潤滑劑可以較好的而解決軋輥與銅帶之間的摩擦力問題，對與減小輥顫有良好的效果。但是這種潤滑劑也是有缺陷的，那就是銅帶產品的粗糙度不能滿足要求，有點超標的摩擦系數致使銅帶產品在競爭中不占優勢。

綜上所述，在銅帶軋制過程中，工藝潤滑油的選擇是十分值得探究的課題，目前市場上也存在各式各樣的潤滑油，因此，科學的選擇合適的潤滑油是保障生產合格銅帶的必要條件。

3 軋制速度對軋機系統穩定性的影響

在生產過程中，不管是軋制速度過快還是軋制速度過慢都會影響軋機的穩定運轉。

3.1 高速軋制時輥顫嚴重

高速運轉的軋機，受來自于自身的擾動因素非常嚴重，不僅擾動因素強度大大增加，而且擾動因素的頻率也大大增加。盡管使用一系列科學有效的措施減小輥顫，可是無法避免軋機自身因素所帶來的不穩定性，產品質量良莠不齊，根本不能在生產中采用高速軋制。

3.2 低俗軋制時共振嚴重

在銅帶軋制過程中，擾動因素雖然不是很嚴重，但是自身震動頻率低與擾動因素產生和諧共振頻率的概率很大。假如出現共振，必然引起嚴重后果。即使不產生共振也要時刻保持軋機入口張力和軋制銅帶摩擦力的協調統一。另外低俗軋制不容易控制銅帶的厚度和內外部的均勻。

4 壓輥壓力和牌坊剛度不足對軋機系統穩定性的影響

4.1 壓輥壓力不足

壓緊輥設計的主要目的就是為了限制軋輥的位置，盡量的減小空間降低輥顫的幅度。只要能夠把軋輥限制在一定空間內，就可以避免出現帶材跳動的想象，也能在很大程度上減弱輥顫現象。但是有些軋機生產廠家采用個別設計例如用擠油輥代替壓緊輥，這樣的設計或多或少的會影響軋機的性能。

4.2 軋機的剛度不足

隨著科學技術的發展，液壓下補償功能不斷完善，很多廠家利用這一技術特點進行軋機設計的改革，設計者把設備的總重量減輕了，因此需要足夠質量來支撐的軋機剛度就出現不能滿足生產要求的現象。這種設計類型的軋機，不能夠生產厚度過大或者是硬度不均勻的材料，如果強行進行生產，產品的合格率必然得不到保障，而且大大降低軋機的使用壽命。

5 軋輥質量對軋機系統穩定性的影響

軋輥作為一臺軋機最重要的組成部分，軋輥的性能直接影響到軋機的生產過程和銅帶產品的質量。首先，我們來討論一下軋輥磨削精度的問題，軋輥的圓度、曲度、粗糙度等都是軋輥磨削精度的重要指標。目前，國內的軋機是不考慮補償偏心磨削度的，一直是靠提高軋輥的圓度來降低影響的。根據大量的軋機工作經驗和專家的研究成果可以看出，減少周期性的擾動，可以從理論上減弱偏心磨削度，因此，專家建議兩個支撐輥磨制時一定要按照科學的比率在輥徑上拉開差距。第二，我們來看一下軋制道次對輥顫現象的影響。軋輥道次不合理會影響到軋輥的磨制，不能正常工作的軋輥必然引起輥顫，因此建議合理的設置道次和張力，保障軋輥的正常工作。

6 結論

想要解決銅帶軋機軋制過程中的輥顫現象，必然是要進行全方面的定位，找出關鍵問題的所在，并學習使用合理的軋制生產工藝。在設備維護方面，也需要進行全面維護工作，從潤滑油上下足功夫。當然，最需要注意的還是軋機的設計問題，從軋機生產商的角度上要設置合理的扭動振動系統。

參考文獻

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