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PLC下機械設(shè)備電氣自動化控制淺析

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PLC下機械設(shè)備電氣自動化控制淺析

摘要:為了全面提升機械設(shè)備電氣自動化控制水平,要充分融合plc技術(shù)模式,建構(gòu)完整的工業(yè)應(yīng)用處理模式,替換傳統(tǒng)的繼電器,有效打造完整的自動化控制平臺,實現(xiàn)經(jīng)濟效益和管理效益的和諧統(tǒng)一。本文分析了基于PLC的機械設(shè)備電氣自動化控制設(shè)計思路,并著重分析了系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu),最后結(jié)合汽車制造行業(yè)對應(yīng)用予以討論。

關(guān)鍵詞:PLC;機械設(shè)備電氣自動化控制;設(shè)計思路;基本結(jié)構(gòu)

近幾年,電氣自動化控制項目受到了廣泛關(guān)注,因為行業(yè)本身綜合性較強,為了滿足具體應(yīng)用標準,要整合PLC技術(shù)模塊,建立更加完整的自動化控制平臺,從而為智能化制造發(fā)展提供保障。

1PLC概述

PLC是可編程邏輯控制器的縮寫,主要是應(yīng)用已經(jīng)完成的程序,將其存儲在對應(yīng)的用戶控制指令中,操作人員借助數(shù)字化處理模式完成相關(guān)執(zhí)行指令的輸出管理,從而有效維持機械自動化生產(chǎn)過程。一方面,PLC支持的系統(tǒng)架構(gòu)靈活度較高,能結(jié)合實際的應(yīng)用生產(chǎn)需求予以調(diào)控處理,較為大型的PLC整體系統(tǒng)運算速度較快,并且容量較大,應(yīng)用在特定場合中能大大提升應(yīng)用效率。而一些小型的PLC則具備體積較小、能耗較低的特點,加之安裝操作較為便捷,能完善更加精細化的處理工序。另一方面,PLC模式設(shè)計的過程中,也要設(shè)置配套的抗干擾預(yù)警系統(tǒng),及時了解PLC設(shè)備和其他設(shè)備電路保護情況,維持整體應(yīng)用的規(guī)范性和科學(xué)性。最關(guān)鍵的是,設(shè)計模式結(jié)合存儲邏輯予以應(yīng)用處理,能有效依據(jù)外在接線和設(shè)備控制建立科學(xué)調(diào)制體系。

2基于PLC的機械設(shè)備電氣自動化控制設(shè)計要點

2.1設(shè)計原則

為了保證基于PLC機械設(shè)備電氣自動化控制設(shè)計的合理性,就要嚴格按照具體設(shè)計原則落實相關(guān)工作,保證技術(shù)活動能在滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的同時,提升機械設(shè)備的應(yīng)用速度和產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量,打造更加合理且科學(xué)有效的技術(shù)處理控制模式。(1)在基于PLC機械設(shè)備電氣自動化控制工作中,要秉持全面性原則,也就是說,要結(jié)合工業(yè)特點和生產(chǎn)需求落實具體工作,確保相關(guān)內(nèi)容和設(shè)計分析模式都能符合標準,最關(guān)鍵的是,制作工序與設(shè)備控制內(nèi)容,要盡量匹配技術(shù)指標,維持電氣自動化控制設(shè)計的時效性。只有全面維持技術(shù)能力和指標的平衡性,才能保證PLC系統(tǒng)更加完整,為優(yōu)化整體應(yīng)用功效提供保障。(2)要充分秉持經(jīng)濟性原則,保證相關(guān)設(shè)計內(nèi)容和模塊都能匹配經(jīng)濟要求,并且維持整體機械設(shè)備應(yīng)用效益的最優(yōu)化,真正實現(xiàn)效益成本管理的目標。因此,一般是在策劃階段就結(jié)合機械設(shè)備電氣自動化控制標準,選取更加適宜的PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu),維持設(shè)計方案的規(guī)范效果。與此同時,也要匹配相應(yīng)的驗證分析模式,結(jié)合市場元素以及動態(tài)對其效益予以預(yù)估,保證設(shè)計成果切實有效。(3)要秉持可靠性原則,任何系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容都要將可靠性作為核心,在機械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)中融入PLC,要保證PLC的特征性和系統(tǒng)運行的標準相匹配,打造安全可行的處理模式,為PLC系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行提供保障。(4)要秉持發(fā)展性原則,也就是說,要依據(jù)動態(tài)設(shè)計的標準對PLC系統(tǒng)的融合模式予以考量,加之PLC技術(shù)也在不斷發(fā)展,這就需要系統(tǒng)設(shè)計分析的過程中要充分分析系統(tǒng)升級后續(xù)處理方案,為機械設(shè)備電氣自動化控制工作預(yù)留相應(yīng)的動態(tài)轉(zhuǎn)型空間,維持高兼容性和高發(fā)展性。

2.2設(shè)計思路

在機械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)中融合PLC,要將設(shè)備自動動作作為關(guān)鍵,不僅能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的基本需求,還要符合生產(chǎn)效率,打造較為合理有效的控制系統(tǒng)運行體系,具有較好的可靠性和安全性。最關(guān)鍵的是,基于PLC的系統(tǒng)能最大程度上實現(xiàn)集約化處理,大大增加成本優(yōu)勢,減少維護難度。(1)結(jié)合電氣自動控制的基本流程,選取適宜的PLC,不僅能匹配電氣控制裝置改造的基本需求,還能打造完整的控制平臺,真正意義上實現(xiàn)產(chǎn)品性能的優(yōu)化目標。(2)要明確工藝流程以保證被控制對象確認無誤,從而維持良好的工藝體系,實現(xiàn)最佳輸出設(shè)備的管理,并且,要集中統(tǒng)計I/O點數(shù),確定點數(shù)才能匹配PLC的具體要求,實現(xiàn)自動化控制。(3)完成硬件確認工作后,就要依據(jù)工藝流程明確具體的控制程序,匹配自動化控制關(guān)鍵運作標準,并且結(jié)合工作流程有效出具系統(tǒng)控制流程圖,維持順序和條件的規(guī)范性。值得一提的是,要保證現(xiàn)場操作人員具備豐富的電氣設(shè)計經(jīng)驗和電氣控制知識儲備,才能更好地完成機械設(shè)備電氣自動化控制匹配PLC設(shè)計工作的工作。

2.3系統(tǒng)功能指令

要想全面滿足工業(yè)控制的基本需求,PLC設(shè)定了過程控制、數(shù)據(jù)處理以及特殊功能指令模塊,統(tǒng)一稱為功能指令,能及時完成傳送、移位指令分析、算術(shù)運算和邏輯運算指令分析等工作,保證基于PLC的機械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)運行的科學(xué)性。2.3.1程序控制指令。要依據(jù)實際情況完善程序控制指令的設(shè)計,包括循環(huán)指令和跳轉(zhuǎn)指令。(1)循環(huán)指令,F(xiàn)or表示指令循環(huán)的開始、Next表示指令循環(huán)的結(jié)束,一旦開啟循環(huán)模式,除非結(jié)合指令要求在循環(huán)內(nèi)部修改結(jié)束值,否則,循環(huán)就會一直運行到結(jié)束,再次開啟時,初始值Init傳送到指針內(nèi)容中,就能為機械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)的循環(huán)處理提供支持。(2)跳轉(zhuǎn)指令,主要是實現(xiàn)程序流程的轉(zhuǎn)移和跳轉(zhuǎn)控制。2.3.2數(shù)據(jù)處理指令。以字節(jié)、字、雙字和實數(shù)的傳送為主,主要是在機械設(shè)備電氣自動化控制過程中,實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)到輸出傳送過程,按照輸入地址(IN)開始后N個數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵龅刂罚∣UT),其中,N為字節(jié)變量,數(shù)值范圍是1~225。與此同時,還能實現(xiàn)字節(jié)交換指令的處理,字節(jié)的交換指令結(jié)合輸入字節(jié)的結(jié)構(gòu)就能制定相應(yīng)的電氣自動化控制信號,保證應(yīng)用傳輸?shù)囊?guī)范性。

3基于PLC的機械設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)具體應(yīng)用

本文以對普通機床進行機械電氣控制裝置改造項目為例,選擇CK9930PLC控制程序,借助PLC技術(shù)方案,有效打造更加合理的自動化控制電路,及時完成PLC控制程序下發(fā)的相關(guān)指令內(nèi)容,保證PLC控制程序能有效替代傳統(tǒng)繼電器。并且,在保留基礎(chǔ)控制功能的基礎(chǔ)上,優(yōu)化機床的整體應(yīng)用效能,為控制系統(tǒng)實際處理效率的升級提供保障,增設(shè)自動換刀和定時潤滑等自動化新功能單元,充分發(fā)揮PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.1程序設(shè)計

要想保證PLC應(yīng)用的合理性和規(guī)范性,要結(jié)合PLC編程的基本標準和要求,匹配對應(yīng)的指令表、結(jié)構(gòu)文本以及順序功能圖等,從而結(jié)合PLC程序完成模塊設(shè)計,保證相應(yīng)設(shè)計內(nèi)容能對整個控制系統(tǒng)予以管理,維持公用程序模塊、主軸模塊、坐標模塊等控制單元的應(yīng)用效果,并且配合文字標注以及機械圖輸出單元,最大程度上提高電氣控制裝置設(shè)計的規(guī)范性和合理性。具體程序如下:(1)開始,啟動控制程序。(2)機械手取貨。(3)機械手對應(yīng)X軸和Y軸實現(xiàn)自上而下運動。(4)機械手到達貨位。(5)機械手開始相應(yīng)操作。(6)計時開始。(7)復(fù)位配合機械手升降、持有,然后拿去貨物。(8)系統(tǒng)復(fù)位。在整個電氣控制裝置設(shè)計過程中,要借助PLC技術(shù)進行貨物的判定,有貨則由機械手完成取貨工作,并且,盤復(fù)位、機械手升降、轉(zhuǎn)動等工序都要按照標準化設(shè)計模塊有序開展,最后完成系統(tǒng)復(fù)位。除此之外,將PLC技術(shù)融合在機床控制工作中,要結(jié)合機械自動化運行的基本指令模式,確保PLC控制運行方式的靈活度和科學(xué)性都能滿足工作人員的實際需求,保證機械零件的相關(guān)處理工序匹配PLC編程的標樁,從而提升工作的效率。

3.2功能設(shè)計

基于PLC技術(shù)完成機械電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化升級,也要保證可編程集中邏輯編輯器和上位機自動化控制流程相配合,并且借助打印機、上位機顯示等基礎(chǔ)處理方式更好地維護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。(1)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯總采集處理模塊,就能及時完成數(shù)據(jù)的匯總控制,并且建立對應(yīng)的檢測模式,確保相應(yīng)數(shù)據(jù)能匹配數(shù)據(jù)庫對照分析依據(jù),實時性完成數(shù)據(jù)采集分析。(2)實現(xiàn)超限報警功能,對于整個系統(tǒng)而言,報警功能是基于PLC建立自動化控制模式的關(guān)鍵,配合屏幕顯示功能,及時對異常情況予以信號報警,并且配合信號的情況指導(dǎo)監(jiān)控人員開展相關(guān)處理工作。除此之外,借助PLC技術(shù)還能打造更加完整的控制體系,分為常規(guī)調(diào)節(jié)控制和特殊調(diào)節(jié)控制,有效減少系統(tǒng)發(fā)生故障的概率,保證PLC技術(shù)支持下電氣設(shè)備自動診斷以及安全聯(lián)保工序的規(guī)范性,及時檢索問題并優(yōu)化處理效果。(3)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報表輸出的功能。(4)能實現(xiàn)總線控制器執(zhí)行功能,融合機械電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的應(yīng)用標準,建立基礎(chǔ)對話框后將X軸視為0軸,然后增設(shè)啟動等代碼,輸入控制代碼“d5400_decel_stop(0,0.01);”就能完成程序功能的編寫。

3.3模塊設(shè)計

基于PLC的電氣設(shè)備自動化控制模式中,PLC能輔助自動控制裝置設(shè)計的合理性,輸入輸出分配I/O模塊,就能維持同類型輸入和輸出的集合,不僅能實現(xiàn)連續(xù)分配,還能保證相應(yīng)單元的規(guī)范性。(1)在共同程序模塊設(shè)計方案中,要保證原點程序設(shè)計的規(guī)范性,有效在數(shù)控加工處理作業(yè)開始前,刀架歸零,主軸控制程序借助PLC內(nèi)部時間繼電器就能完成延時控制處理,從而確保主軸結(jié)構(gòu)的正向和反向轉(zhuǎn)動都能滿足邏輯互鎖關(guān)系要求,避免控制功能切換時出現(xiàn)的故障問題。(2)對坐標軸控制模塊予以設(shè)計處理,主要是針對超程故障、驅(qū)動故障和坐標軸停止等功能單元展開調(diào)控,以便于建立全面控制單元。(3)要對報警處理程序內(nèi)容予以模塊化處理,配合模塊設(shè)計要求安裝定時潤滑控制程序單元,最大程度上保證機床潤滑系統(tǒng)運行的完整性和規(guī)范性。(4)集合機床自動化控制方案的基本需求設(shè)置自動換刀控制程序,發(fā)揮PLC自動化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢,實現(xiàn)準確、快速的換刀操作處理,能在優(yōu)化換刀效率的同時建立精準的定位控制模塊,維持工序應(yīng)用的需求和標準。(5)結(jié)合PLC邏輯編程的基本內(nèi)容,也要建立誤動作防止模塊,建立完整的控制體系,結(jié)合設(shè)計初始化程序要求,實現(xiàn)計數(shù)器的實時性清零控制,并且能對輸出量展開復(fù)位動作處理,提高PLC對整個控制裝置設(shè)計精度的應(yīng)用管理水平。

4結(jié)語

總而言之,基于PLC技術(shù)的電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)能在維持機械自動化水平的同時,優(yōu)化其綜合應(yīng)用效率,建構(gòu)完整的自動化應(yīng)用進程,實現(xiàn)自動化應(yīng)用目標的同時,也對技術(shù)予以升級改造,為機械自動化水平的進步奠定堅實基礎(chǔ)。

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作者:姚佳興 單位:廣東水電二局股份有限公司