PLC在機電一體化技術中的應用研究

黃重謙 張學科

摘? 要：隨著近些年科學技術的快速發展，機電一體化技術也隨之得以相應發展，其中PLC及其技術已發展為自動化領域中的佼佼者，并在各領域發展過程中發揮著重要作用。將PLC充分運用到實際操作中，有利于這一技術所具有的作用得以有效發揮，這也是對于PLC進行研究的真正意義。文章通過對PLC應用原理、控制方式、機電一體化技術的發展趨勢進行分析，并研究了PLC在機電一體化技術中的運用情況，以此對PLC技術在運用時所需要重視的問題做出強調。

關鍵詞：PLC;機電一體化;技術應用

中圖分類號：TP273? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0173-02

Abstract： With the rapid development of science and technology in recent years， mechatronics technology has also been developed accordingly， in which PLC and its technology have developed into a leader in the field of automation， and play an important role in various fields. The full application of PLC to the actual operation is conducive to the effective exertion of the role of this technology， which is also the real significance of the research on PLC. This paper analyzes the application principle， control mode and development trend of mechatronics technology of PLC， and studies the application of PLC in mechatronics technology， so as to emphasize the problems that should be paid attention to in the application of PLC technology.

Keywords： PLC; mechatronics; technical application

引言

由于現代科學技術的發展速度不斷加快，有利于各學科間的滲透得以加深，以此在工程領域技術改革過程中發揮著積極的促進作用。計算機和微電子技術逐漸滲透到機械工業領域中，這有利于機電一體化技術的形成，同時使得機械工程領域中的技術結構、功能體系、生產方式、管理體系等呈現出顯著變化，工業生產也由傳統的機械電氣化向機電一體化而轉變。PLC是科學技術發展過程中最為關鍵的一個成果，并和計算機系統形成密切聯系，結合PLC技術能夠對機電一體化的安全性以及穩定性進行保障，這使得機電設備在運行中出現故障問題的可能性降低，也將給企業生產提供有效幫助。

1 PLC應用原理和控制方式

1.1 PLC應用原理

在工業控制中對PLC進行運用具有一定的實用性和可靠性，并且能夠和計算機系統形成兼容。內部運行程序根據應用環境得以合理優化，PLC內部信息能夠對實時更新進行保障。PLC包括五部分內容，其一是供電電源、其二是編程處理器、其三是輸出輸入控制、其四是中央處理器、其五是數據儲存器。應用程序的處理是PLC運行過程中的關鍵。當輸入程序后，需要及時處理程序并做好短期儲存工作;在處理程序之后需要分析信息并進行計算，計算結果能夠向控制信號轉變，而借助于輸出處理能夠轉化控制信號，其在轉變之后可以成為能被設備識別的驅動程序。在數據采樣過程中，PLC結合掃描方式來處理數據，并完成數據的輸入和記錄工作，其中輸出分區和儲存單位相對應[1]。數據在完成轉入程序之后能夠得以同步更新。即使這一過程中的數據處理狀態以及輸入狀態發生了變化，也不會改變映象區中與之對應的數據結構。因此，當出現了脈沖信號，那么信號設計周期的寬度相比較掃描周期而言更大，以此保證任何情況下都能準確讀取所輸入的數據。

1.2 PLC控制方式

PLC在工作中會一直進行輸入與輸出，并對數據進行更新，那么程序處理就會一直循環。借助于PLC控制器來有效處理外界輸入的相關信息并將其儲存在內存中，在處理數據之后輸出為單元格信號，并在后期運行過程中不斷刷新內外部信息，并輸出存儲器中已經轉化之后的數據，將其運用到控制電路中。

2 PLC在機電一體化技術中的運用分析

2.1 運動控制

PLC基于機電一體化系統中能夠有效控制運動（包括直線和圓周運動等）。傳統的機電一體化控制方式是借助于位置傳感器和執行機構形成連接關系，但是當PLC技術得以運用之后，結合專門模塊就可以實現運動控制這一目標，大量PLC生產企業都能夠對具有運動控制功能的產品進行生產。PLC的運動控制功能在生產過程中可以被充分運用到多個領域中，機械裝配、機床切削則是最普遍的應用領域。因為其運動控制功能非常強，所以穩定性以及抗干擾能力都相對較強，同時也被運用到較多領域中。例如，將PLC充分運用到磁選機中，這有利于設備電氣性能、自動化水平的提高，同時對設備運行過程的穩定性進行維護[2]。

2.2 開關邏輯

將PLC充分運用到機電一體化技術中有利于開關邏輯控制的實現，具有極強的應用價值。例如，借助于PLC對系統工作進行有效控制，以此來取代傳統的繼電器，同時也將PLC應用到機床、電氣、冶金工業、電磁閥控制、CNC機床控制等領域中。CNC機床控制系統中的圖形顯示以及數據處理功能較為良好，在機床中對PLC進行運用，有利于邏輯處理任務的更好完成，并引導完成效率以及質量的提升。例如，在自動播種機中充分運用PLC，有利于其結構更加簡單，同時提高穩定性。

2.3 數據處理

數據處理是產品生產過程中最為重要的一個環節，質量高低和生產活動的最終落實情況具有密切相關性。所以，企業需要高度重視對于數據的處理。現階段企業中的PLC設備可以結合PLC技術來運算多種模式（包括邏輯運算、函數運算等），同時落實運輸和數據轉換工作，并做好排序、進位等相關工作，最終完成數據的收集、分析工作。PLC在處理數據時可以基于儲存器中對數據進行設定，并比較分析收集到的數據，完成數據的傳輸、制表、打印等工作。

2.4 通信網絡

隨著PLC技術發展速度的加快，數據存儲區也得以相應擴大，以此對更多數據進行儲存。采集數據時可以對計數器、A/D單元進行充分運用，在模擬量向數字量得以有效轉換之后，我們可以將其定時儲存到DM區中，并對小型打印機進行配備，以此可以將該區中儲存數據打印出來。同時，PLC也能和計算機系統相連接，借助于計算機對DM區儲存的數據進行讀取和處理。基于此，PLC成為了計算機系統的數據終端，除此之外，一臺計算機能夠對32臺PLC進行有效管理，這使得對于PLC的監控實現最大化，PLC具備的聯網能力、通訊能力都非常強，并且還有新的聯網結構逐步得以推出，因此PLC不僅對于通用計算機進行支持，同時還對多種總線網絡連接進行支持[3]。一方面，PLC能夠和PLC形成通訊，而不是一對一通訊;另一方面，PLC可以和智能儀表、執行裝置形成聯網通訊，以此來交換所需數據。此外，還可以和遠程控制系統相連接，相關研究表明，系統范圍超過了10公里。不僅只有PLC能夠實現聯網通訊，各種高檔計算機以及智能裝置都能實現聯網。我們可以結合總線網、環形網引導計算機、各種智能裝置、PLC組織得以有效融合到一個網絡中，通信聯網和現階段計算機集成系統以及智能化企業快速發展所提出的需求相符合，這一裝置有利于對點、線、面進行有效控制，以此獲取到更多的經濟效益。

2.5 過程控制

PLC在過程控制中所采取的指標就是模擬量。一般來講，定義模擬量會一直產生作用，并根據運行數據來有效控制電流、速度等物理量。常用變量是指模擬量發生變化的變量，借助于運算分析對系統需要的開關變量進行獲取，以此對系統處理數據進行保障。由此可見，控制功能是過程控制中最為基本的一個功能。

3 PLC在運用時要注意的問題

3.1 工作環境的要求

PLC落實穩定工作的前提條件就是工作環境，尤其是溫度。這就要求環境溫度不能低于0°同時也不能超過50°。在安裝PLC時應該和發熱量過大的設備保持一定距離，保證其具備散熱與通風空間。為了對系統所具有的絕緣效果進行保證，需要有效控制工作環境中的濕度，要求其不能超過80%。PLC的安裝還應該和可能產生震動的機器設備保持一定距離，必要情況下對減震裝置進行安裝。同時遠離易燃易爆以及腐蝕性較高的物質。當附近空氣中粉塵濃度過高或存在腐蝕性氣體時，應該基于封閉空間對PLC進行安裝[4]。

3.2 控制干擾的發生

在工業生產過程中充分運用PLC時需要對干擾作用進行重視，因為工業生產環境具有較高復雜性，并且可能受到多種電磁的干擾，假如不進行有效控制勢必會對PLC的穩定性產生一定影響。結合PLC輸入端產生干擾的作用機理，能夠將干擾形式劃分為兩種類型，其一是串模、其二是共模。串模干擾指的是多種信號形成疊加關系，被測信號無法對穩定性進行保障;共模干擾指的是因為信號對地具備電位差作用，地點位差作用、電磁輻射、電網信號串入相互影響形成了疊加作用，因此PLC在感應之后呈現出共態電壓的迭加效應。共模電壓所產生的作用較為顯著，假如無法對配電器具備的隔離性進行保障，干擾作用對于變送器在輸出信號進行影響表現為：共模電壓突然增大，并受到不對稱電路作用的影響形成了差模電壓，進而導致元器件出現了故障。與此同時，在PLC對于空間進行運用時受到高壓電網的影響，因此需要對其進行屏蔽。PLC受到干擾影響的方式包括兩種：其一，電路感應、電磁輻射所產生的干擾;其二，因為PLC通信存在一定的電磁感應，因此通信線路會產生引入干擾的問題。

4 結束語

總而言之，由于現階段信息技術發展速度的不斷加快，制造業中的信息化進程隨之得以相應加快，制造業在未來發展中的主導就是信息。再加上電子技術的發展速度逐漸加快，進而推動著PLC的進步和發展，并將其充分運用到各個領域中。PLC技術具有嚴密的邏輯性，并且能夠保證計算出的結果具有精準性。PLC基于機電一體化技術中具備多種功能。但是通過分析實際生產過程了解到，為了保證PLC編程效果的實現，這就要求和控制器特征相融合，并引導PLC和機器設備功能形成有機融合。

參考文獻：

[1]支松柏.PLC在機電一體化生產系統中的應用[J].江西電力職業技術學院學報，2019（5）：8-9.

[2]巴忠磊.PLC設備在機電一體化設計中的運用[J].電子世界，2019

（12）：183-184.

[3]王寧.PLC技術在煤炭機電一體化控制中的作用[J].中國石油和化工標準與質量，2019（8）：222-223.

[4]韓英明.分析PLC在機電一體化生產系統中的應用[J].建材發展導向，2019，017（003）：166-167.