PLC在機電一體化生產系統中的應用

劉佳

摘 要：隨著我國科技的進步，在生產領域逐漸出現了許多新型技術。這不僅極大地促進了我國生產力，同時，也推動了我國的社會發展。其具體體現在生產系統中應用機電一體化技術和PLC技術。在很大程度上促進了中國企業生產力與生產效率的提升。本文首先對PLC的基本概念、功能以及具體結構進行了闡述，然后對機電一體化的基本概念與相關知識進行了簡單介紹，并分析了實際生產中PLC技術在機電一體化系統中的相關應用情況，以期與同仁交流。

關鍵詞：PLC 機電一體化 生產系統

新時期中國的制造業進一步快速發展，不同技術之間的交流與溝通逐漸增強。這對我國的生產制造領域的發展在一定程度上發揮了促進的作用。在生產制造系統領域中，計算機技術與微電子技術已經逐漸滲透到生產系統各行業中。機電一體化的實施則推動我國的生產制造業的技術構成、產品結構、功能、生產特點以及管理體系方面發生了巨大的變化。生產制造行業也由機械電氣化逐步走向機電一體化。

一、PLC技術解析

PLC技術的全稱為可編程邏輯控制器技術。該技術可以實現對通用設備的自動控制，其主要是根據微電腦技術生產制造的。它采用的是一種內部程序存儲方式，可以實現對存儲器的編程，同時還能從多個方面來面向用戶進行程序的執行，具體包括：順序控制、算術、邏輯計算以及定時等方面。并對模擬輸入以及模擬輸出方式對數字進行機械等相關類型或者生產制造過程的控制。

從結構角度來說，PLC技術主要由組合式與固定式兩種類型組成。PLC技術中使用的一種固定式邏輯控制器，它的主要構成部件包括：電源、顯示面板、中央處理器、內存塊以及I/O模塊等，以上幾個部分形成了固定式的不能拆開的整體。而PLC技術中使用的另一種組合式的邏輯控制器，它的主要構成部件包括了電源、機架、內存、中央處理器模塊以及I/O模塊等。其中，核心部件為中央處理器模塊，相當于整個控制器的中樞神經。每個PLC控制器中配置的中央處理器不能少于一個。中央處理器的主要作用是保存和接收相關的程序系統功能與其傳輸的應用程序。利用對現場進行掃描的方式搜集相關的數據及狀態，并將其保存在寄存器中。PLC控制器內的中央處理器組成部件包括有運算器、控制器、控制總線以及寄存器等。對于可編程控制器來說，其內存儲量與中央處理器傳送速度是極為重要的指標，其對于工作效率、軟件容量與I/O的數量都是至關重要的因素。

PLC技術主要涵蓋的功能有以下幾個方面。

一是控制限時。PLC技術能夠提供許多定時器，對于時間進行控制與設定，并且其改動與調用十分方便。

二是控制條件。PLC技術能夠設置邏輯運算，包括“或、與、非”等指令。同時還能對繼電器的相關連接方式進行處理，如串聯方式、并聯方式以及串并聯方式等。

三是控制步進。PLC技術的步進控制主要是實現在上一程序實現之后，實現下一程序。并且設置了相關的移位寄存器。

四是聯網與通信。目前，PLC技術能夠實現通訊技術，同時還能夠實現遠程控制，實現網絡分布式控制，同時具有集中管理與分散控制的優點。

五是轉換數模與模數功能。此功能不是所有PLC技術都有，這一功能主要是調整并且控制其模擬的數量。

二、機電一體化解析

“機械電子學”就是我們常說的機電一體化。這個概念早在1971年的日本《機械設計》這本雜志上就有所提及。后來隨著機電一體化技術的日益發展與成熟，人們也就對該技術逐漸接受和認可了。這種機電一體化技術的前提是確保主功能、控制功能、機構動力功能以及信息處理功能的完好，并能與軟件、機械裝置、電子化技術等實現良好融合的一種綜合性較強的技術。涉及的技術包括：自動化技術、電氣技術、傳感器技術、軟件編程技術、機械技術以及信息技術等。其主要依據是優化組織目標與系統功能。然后根據功能情況來完成具體合理的分配與布局。實現其功能的價值，并保證多功能、高質量、低能耗的工作特點，保持最優狀態。

伴隨著科技的不斷發展，目前的機電一體化技術已經表現出了多方面優勢。

一是智能化。新時期，我國科學技術的發展趨勢便是智能化，智能化最有利的證明便是數控機床技術與機器人。

二是網絡化。20世紀90年代，我國網絡技術逐漸普及，計算機技術得到有力的發展，其主要依附于網絡的監視技術與遠程控制。在機電一體化中，使用的終端設備可以實現遠程控制，這就為機電一體化的網絡功能實現提供了可能。

三是模塊化。根據標準單元能夠大提高研發新產品的速度。并能夠擴大生產規模。但是其主要功能是應該滿足現實需求，制定一些相關標準，為接口以及匹配單元創造方便。

四是綠色化。綠色化能夠順應新時代的發展需求。然而機電一體化的綠色化是保證在生產制造過程中不會外界環境造成影響，同時能夠進行回收

利用。

三、機電一體化系統中PLC的應用

PLC可以在很多地方應用于機電一體化系統當中，尤其是通信網絡、過程控制、數據處理、開關邏輯控制以及運動控制等方面的應用，下面就對這幾個方面進行逐一的討論。

1.在運動控制方面的應用

在機電一體化系統當中，PLC技術能夠有效的控制運動，如直線運動以及圓周運動等。傳統的機電一體化采用的控制方式的實現需要利用位置傳感器與執行機構的連接。但是在PLC技術應用之后，可以通過專門的模塊來實現運動控制。當前，大部分PLC生產企業都能夠生產擁有運動控制功能的產品。在當前實際生產過程中，PLC速度控制功能在很多方面均要得到應用，如切削機床以及機械裝配等。由于其具備非常強的速度控制功能，并且抗干擾性和穩定性都比較高，被廣泛地應用于各個生產領域。如在磁選機當中PLV技術的應用，除了可以將設備的自動化水平與電氣性能大大提升以外，還能確保設備運行的安全與穩定。

2.在開關邏輯控制方面的應用

機電一體化系統中應用PLC進行開關邏輯控制是一項十分重要的應用，如可以通過PLC控制系統工作，取代原有的繼電器，同時，還可以在機床、電氣、管理注塑機和邏輯調控等方面應用PLC，在電磁閥控制、冶金工業以及電鍍生產線等方面也可以應用。除此之外，CNC機床數控系統中也可以應用PLC技術。CNC機床控制系統本身具備優秀的數據處理和圖形顯示功能，這時加入PLC技術在機床中，便能夠使得邏輯處理任務完成地更加出色，使得邏輯任務的完成效率和質量都得到提高。如在自動播種機中應用PLC，不但使其結構更加簡單，還能夠提高其穩定性。

3.在數據處理方面的應用

在企業產品生產過程中，數據處理是其中非常重要的一個環節，其質量好壞和數據處理效率都將直接影響著整個生產活動的開展情況，所以，當前各企業都非常重視數據處理工作。當今科技發展水平不斷提高，PLC技術的應用功能也不斷得到完善，這就在很大程度上滿足了企業在數據處理方面的需求。當前各企業所使用的PLC設備，不僅能夠通過PLC進行矩陣運算、函數運算以及邏輯運算等各種模式的運算，還可以運輸并且轉換相關數據，與此同時，其查表、排序、進位等操作也能夠完成，為數據分析、收集、處理都帶來了極大的便利。在處理數據過程中，PLC能對比存儲器設定數據與收集的數據，進而完成相關的操作。與此同時，還能夠通過智能功能完成數據的傳輸，實現數據的制表、打印操作。

4.在通信網絡方面的運用

企業能夠進行生產工作的核心是通信，進行系統的信息通信能夠保障生產制造過程進行得順利。同時，通信能夠方便工作人員，使其滿足人為控制的需要。因此，相關工作人員應重視PLC技術之間的通信與其他相關設備之間的通信。可編程邏輯控制器具有兩種不同的通訊方式，其中就包括PLC自身設備之間的通訊以及PLC設備與其他設備的通訊。

當今時代，正是計算機技術高速發展的時代，科技發展水平不斷提高，PLC技術的應用功能也日益強大，這就在很大程度上滿足了企業在生產制造上的需求。生產制造行業的網絡發展有了顯著性的提高。由于其具備非常強的速度控制功能，并且抗干擾和可靠性都比較強，所以被廣泛地應用于各個生產領域。為了加強企業的通信技術，許多制造行業加大了人力、物力、財力投入，研究出相關的PLC設備的網絡通信系統接口，同時為PLC技術在機械系統生產制造行業進行了良好的通信基礎，這將在很大程度上提升企業的生產效率與企業間的通信質量。

四、小結

隨著中國科學技術的日益進步，生產制造的系統領域也逐漸加快進程。之后，機械制造行業的發展趨勢將是信息化。因此，相關制造業的生產系統應該逐漸更新生產模式，保障機械行業的持續發展，未來機械行業的突出功能將是智能化、網絡化、綠色化。PLC技術在生產系統中，不僅應用在運動控制方面，開關邏輯控制方面以及通信網絡方面，在其他方面還有很大的發揮空間。相信PLC技術在生產系統中的應用能夠提高企業工作效率與生產質量。

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（作者單位：湖南兵器工業高級技工學校）