PLC设备在机电一体化设计中的运用

PLC设备在机电一体化设计中的运用

卢勇

爱玛客服务产业（中国）有限公司湖州分公司,浙江省,湖州市,313000

摘要：随着德国工业4.0、智能工厂、工业互联等新概念的提出，全球制造业步入智能化时代，工业发展飞速前进，机电一体化控制的话题络绎不绝。PLC作为工业3.0的开端标志，一直是自动化控制系统的核心，其运用一直备受关注。文章对PLC在机电一体化控制中的应用及其提升措施进行分析，以期与同仁交流。

关键词：PLC；机电一体化；控制应用

1PLC技术的理论概述

可编程序控制器，简称PLC，主要由处理器、电源、存储器、编程器和I/O模块五部分组成。PLC是在集成电路和计算机技术的基础上发展起来的一种工业控制设备。主要包括数据处理、逻辑运算、数值计算、时序和控制序列以及其他功能。当然，PLC还具有以下优点：1）采用梯形图，容易编程，可现场修改程序；2）维护简单，模块化施工；3）可靠性高、体积小、成本低；4）具有数据通信功能，可实现远程控制；5）扩大时原体系改变最小，存储装置可扩充至4kB存储字节。PLC功能丰富，不仅可以控制生产设备，还可以对生产线进行控制，在很大程度上减少了人力和物力并且广泛应用于工业自动化控制的各个领域。

2机电一体化控制概述

当机电一体化这个概念被提出时，许多人对机电一体化是完全不了解的，随着科技时代的潮流，机电一体化逐渐被人们所熟知，机电一体化控制系统虽是一种相对比较复杂的工程系统，由多种互相关联的元素构成。但其主要包括控制功能、动力功能以及主功能等，在此基础上又引进了电子技术，形成了电子化设计以及机械装置以及软件组成三位一体的完整体系。伴随着科技的不断发展，目前的机电一体化技术已经在智能化、网络化、模块化等方面表现出了极大优势，将机电一体化控制运用在生产过程中，促进生产力的发展，满足了企业的需求。

3PLC在机电一体化系统中的应用

3.1在开关逻辑控制方面的应用

将PLC技术应用于数控机床、包装生产线等，开关逻辑控制与传统的继电器控制电路相比，PLC不再是只能控制单台设备，而能控制整个流水线。PLC取代了以往的继电接触器控制，可实现逻辑控制，在各种机电相结合的生产系统中普遍运用。比如在化工工业中应用PLC对电磁阀系统进行控制，使化工流程的得以正常运作；在传统冶金工业高炉上料体系中，采用PLC的开关逻辑控制来解决传统继电器控制系统布线复杂、维修艰难和不能实现自动化上料的缺点，使高炉上料体系更加安全、可靠。

3.2在运动控制方面的应用

PLC技术可以对曲线、圆周或直线运动等平面运动进行有效控制，从控制原理和机械组成来讲，之前主要是通过开关量输入/输出（I/O）模块和相应的位置传感器连接对运动进行控制，然后由执行机构实行而实现的。而现在生产的PLC有专属模块控制运动，通过位置检测传感器，将检测结果输入运动模块通过数据处理由输出对相应部件做出调整，并对复杂运动进行精准控制。比如在某些金属切割的过程中为了较好地抵抗外界的干扰就可以运用PLC技术使运动控制的精度提高，PLC的运动控制功能还广泛应用于各种机器人、电梯、机械设备和数控机床。

3.3在过程控制中的应用

过程控制主要是借助PLC设备对于模拟量进行处理。该项技术是国内现代机电一体化当中一项十分关键的技术类型。受到本身模拟量和实际操作过程等方面因素的影响，我国现代化的资料收集和整理工作，存在一定的复杂性。比如，日常生活当中比较常见的模拟量包括了电压、电流、温度和湿度等，都可以通过PLC设备完成数据的收集和整理，此种方式可以完成模拟量的输出，并生成相应的数据，实现数据的分析和调试。在这一过程中，最为重要的就是对过程的控制。使用PLC设备可以提升模拟过程的精准度，提升系统的整体性和稳定性，优化机电一体化的设计流程。

3.4在数据处理方面的应用

在数据处理上PLC具有算术、逻辑、关系、数据类型转换等功能，可以对收集到数据转换成当前值与存储器中设置的参考值作比较，来完成相应的控制操作。大型加工中心的控制大多数采用数据处理，通过对数据的分析和处理来提高生产效率。

3.5在通信网络方面的运用

针对工业生产要求，为了实现生产设备之间的网络化通信，加快形成集中控制的网络化生产模式。在将来，PLC应该具有较全的网络连接功能，支持多种通信协议。通过联网，任何PLC都可以与其他PLC通信，完成程序和数据的交换。以实现对生产过程的实时监控和有效管理。实现通信网络生产的“分散控制、集中管理”。

4提升PLC技术在应用中的措施

1）PLC在作业环境中存在干扰问题，可通过加装屏蔽装置，采用多芯电缆接地等方法，防止干扰。加入隔离变压器使PLC系统的抗干扰能力进一步加强，整个系统的运行可靠性将会随之大幅度提升。2）优化无线PLC网络控制系统在信号传输过程的保真性、安全性以及互扰性；为了提高整个系统的可靠性。3）机电自控行业对PLC有不同的看法，应建立PLC技术标准，以保证PLC技术在机电工程中的更好应用。

5机电一体化的发展趋势

（一）系统化

机电一体化有系统化的发展趋势。系统化的发展标志着机电一体化在规划设计阶段，要更充分地重视系统内部的整体结构模式，提升系统的开放性特征。同时，还要确保在实际的规划和设计阶段，充分地重视系统通信功能的强化。系统化的发展可以确保系统内部机电一体化技术的灵活性，此种方式可以最大限度地提升系统的整体性和灵活性。因此，在实际的组织和管理中，有利于从系统化的发展角度，对系统的整体模式进行统一管理。

（二）光学化

光学化的发展可以实现能源一体化，充分地发挥出机械结构、传感系统、能源系统和信息数据一体化处理系统的优势。机电一体化技术在未来的发展进程中，会逐步引入光学系统，解决传统机电一体化包括传感系统在内的系统缺陷。

（三）智能化

智能化是现代科学技术发展中，最为关键的一项技术特征。智能化已经逐渐融入到机电一体化中，实现了协同发展。智能化在发展的过程中，十分重视思维的形式以及引入的综合性。将控制理论作为重要的发展前提，可以提升智能化的控制水平。

5结束语

随着中国科学技术的日益进步，PLC技术在生产系统中，不仅可以应用在运动控制、开关逻辑控制以及通信网络等方面，在其他领域也有很大的发挥空间。应加大对PLC技术的研究力度，从而使其更好地为机电工程的建设服务。

参考文献：

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