PLC控制技术在液压淬火机床中的运用研究

俞良英

摘 要：对传统的液压淬火机床进行分析可知，其大都以继电器控制作为主要控制方式，然而，受此控制技术自身线路繁杂、能耗高的局限，机床的可靠性和安全性也会受到严重影响。基于此，本文引入PLC，即可编程逻辑控制器，通过对其概念和技术特点进行分析，在结合液压淬火机床构成及工作原理的基础上，对PLC在其中的系统设计展开了深入研究。

关键词：PLC控制；液压淬火机床；I/O模块

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.021

0 前言

PLC控制技术因其丰富的I/O模块和体积小、能耗低等特点进而被广泛应用在机械电气控制系统当中，从而支持着社会多项生产、生活领域的发展。因此，在了解PLC控制技术概念和特点的基础上，将其应用到液压淬火机床中，在确保机床自身运行可靠、安全的同时，提高控制精度，已成为当前淬火机床控制领域需要共同面对和探讨的首要问题。

1 PLC控制技术概述及特点

PLC，即可编程逻辑控制器，其控制流程图如图1所示，由图1可知，PLC通过借助一类具有变成功能的存储器，使其自身具有存储程序、顺序控制以及定时、执行逻辑运算等多向面向用户指令，进而通过模拟输入、输出和数字输入、输出等方式对各类机械或生产过程进行高精度控制[1]。PLC控制技术具有诸多特点，且集中体现在以下两方面：（1）丰富的I/O模块。对于不同工作环境，PLC的I/O模块和相应的设备也不尽相同，通过安置人机对话接口模块，能够大幅提高其操作性能，使操作更为简洁；（2）体积小，低能耗。由于PLC模块自身的体积较小，且较为轻便，使其不仅在安装上较为便利，而且耗能也较低，同时，内置的故障检测系统还能够帮助用户及时发现设备或生产过程中的问题，提高了控制效率。

2 液压淬火机床的构成与原理

（1）液压淬火机床构成。对液压淬火机床进行分析可知，其主要由以下三部分组成：1）液压系统。作为系统的核心，液压系统液压夹紧工作的完成主要是通过夹紧以及升降油缸来进行的，从而使加热后的板簧得以成型[2]；2）电气控制系统。主电路与辅助电路的控制系统共同构成了电气控制系统。其中，主电路主要负责对交流接触器进行调控，而辅助电路则主要对机床内中间继电器和时间继电器进行分别调控，为液压系统的稳定运行提供保障。

（2）液压淬火机床工作原理。液压淬火机床在操作方面分为手动控制和自动控制两种，其中，手动控制下，需要对油缸阀门做出适当调整，同时，控制摆动油缸前后摆动的幅度，最后，进行升降油门的操作，以达到对机床运行前各参数进行准确校正的目的。自动控制下，需要把加热后的板簧置于机床相应位置，而后，按动夹紧控制按钮，实现机床的自动运行，完成淬火过程。

3 液压淬火机床中PLC控制系统的设计

（1）硬件设计。可编程程序控制器可选取具有较高灵活性和体积较小、质量轻便的Fxon-40MR系列PLC，而存储器可选择具有较大运行程序存储空间的EXPROM存储器。此外，由于液压淬火机床构造较为简单，故而也可将PLC将部分外围控制开关予以取代。考虑到单台液压淬火机床输入点较少，因此，还需事先预留出相应控制点以便于后期维修。

（2）输入、输出模块设计。对液压淬火机PLC输入模块进行分析可知，其在对外界信号进行检测后，能够将信号直接转换为控制器内部的信号，而在模块安置的电路形式上则主要分为两种，分别为汇点输入与分隔输入。需要说明的是，输入模式的选择需要以PLC控制器输入信号的电压水平和信号本身的传输距离为依据，若信号传输距离过长，还需要采取相应的管理措施，以确保外部信号能够全部转换为PLC电平信号[3]。输出模块中，PLC控制器将其内部电平信号经由控制系统进一步转变为外部空盒子信号，从而对外部的负载进行驱动，促使其根据控制需求做出相应的动作。综上，需要对PLC的I/O模块进行合理选择，以确保液压淬火机床的控制精度和运行的稳定性。

（3）软件设计。在手动控制模式的液压淬火机床中，需要对其控制的全部（6个）按钮进行调控，此外，还需利用PLC输出信号实现对电磁阀的双向控制。而在自动控制模式的液压淬火机床中，因机床加工时，板簧的厚度和大小等均不尽相同，故而需要对淬火时间分别进行准确控制，以达到机床淬火的目的。目前，通常采用的是ST3时间继电器对淬火时间进行控制，通过保留油缸下降的限制按钮，实现机床内各个油缸的PLC内部时间继电器的控制，从而在简化操作方式的同时，提高机床的控制效率和控制精度。

4 结论

本文以液压淬火机床中PLC控制技术的应用作为主要研究内容，通过对PLC控制技术以及液压淬火机床的控制原理进行阐述和分析，进而从软硬件以及I/O模块等方面对PLC控制系统在液压淬火机床中的设计方式做出了系统探究。可见，未来加强对PLC控制技术在液压淬火机床中设计方式的研究力度，对于提高液压淬火机床的控制精度和运行的稳定性具有巨大的现实意义。

参考文献：

[1]李远慧，李远哲.PLC在液压中频淬火机床中的应用[J].装备制造技术，2012，11（23）：14-16.

[2]钟其明.LC控制在我国热处理设备中的应用与发展[J].热加工工艺，2013，02（08）：161.

[3]陆晶晶.基于PLC控制技术和气压传动控制技术的汽车前悬架与转向轮螺纹装配设备研发[J].电子测试，2015，09（07）：34-36.

基金项目：2014年湖南省教育厅科学研究一般项目（14C0148）。