PLC在工业自动化控制中的应用研究

杨金鸿 肖丰霞;汪德强

摘 要 在信息化时代下，科学技术对提升生产力水平、促进国民经济增长而言重要性凸显，而在全面推进现代工业建设步伐的过程中，PLC为工业自动化控制的实现注入了动力。借助PLC的运用，为提高工业生产质量与效率奠定了基础，进而为提升工业产业的综合效益与竞争力提供了保障。本文针对PLC在工业自动化控制中的具体应用进行了研究与探讨，为不断优化PLC应用性能以充分发挥出其在工业自动化控制领域中的积极作用提供参考。

关键词 PLC；工业自动化控制；应用；研究

中图分类号 TH-39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0203-02

所谓的PLC则是借助通信技术以及计算机技术的融合来打造出的控制装置设备，借助这一数字运算技术的应用为相关领域进一步提升自动化水平奠定了技术基础。对于工业领域而言，PLC在自动化控制系统的运用，能够借助该技术的优势来进一步提高生产的效率，而随着这一技术的不断发展，PLC的性能得到了不断的优化与完善，相应性价比优势凸显，借助其体积小、编程简单且应用方便等优势特点，能够为提高自动化控制系统的安全可靠性奠定基础，并为促进工业领域机电一体化发展进程提供了技术支撑。

1 PLC综述

PLC是可编程控制器的英文缩写模式，该技术实质上是一种数字运算技术，主要是为了迎合工业环境之需，将现代通信技术、计算机技术以及自动化技术等进行了融合，进而形成一种全新的技术形式，并以此技术来实现相应自动化控制设备的研发与应用。在实际践行的过程中，主要所呈现出的技术优势为：基于该技术下自动化控制设备，相应的体积小且安装方便灵活，在使用的过程中编程简单并且能够提供较强的抗干扰性能，尤其是随着该技术在各领域中的不断应用，促使技术本身实现了进一步的发展，厂家在实际设计研发的过程中不断优化其性能，进而凸显出了该设备的性价比优势。目前，随着这一技术的不断发展，其功能也得到了不断的优化与完善，尤其是在体积上实现了不断的浓缩，并且相应的功能随之不断完善，为当前机电一体化发展提供了技术支撑。

2 PLC所具备的通信功能及所呈现出的优势特点

第一，通信功能分析。基于计算机技术以及网络通信技术的不断发展下，对于自动化控制系统的发展而言，将相应技术进行融合性应用，能够进一步强化PLC的通信功能。在实际应用的过程中，其能够为PLC间以及其与其它设备间的智能化通信奠定基础，同时，还能够为提高数据信息传输质量与效率并实现数据信息的充分共享奠定基础。第二，PLC所呈现出的特点。主要表现在：首先，能够与现场总线实现高度融合。当前在实际使用PLC的过程中，相应厂家对提供配套总线，因此，这就使得二者能够实现高度融入；其次，在通信协议上，实现了高度统一。在实际设计PLC的过程中，其采用的是国际标准通信协议，而这一协议的规范且统一性使得在实际生产与应用该设备的过程中，也就使得相应通信能力逐渐被强化；最后，通信程序更加简便。在进行这一程序设计的过程中，都会采用专门性的软件来进行编程设计，这就在提高该项工作效率的同时，也促使这一程序设计变得更加的简单方便。

3 PLC在工业自动化控制中的具体应用

3.1 具体应用范围

主要被应用在如下几个方面：第一，开关量与位置的控制。在开关量的控制上，基于PLC设备的运用下，则能够借助顺序控制器公式的计算来实现对系统动作的有效控制，进而在确保设计标准性的同时，促使相应的控制行为更加的可靠；在位置控制上，主要是针对步进电机实现自动化控制，并以脉冲的发出来是按对相应位移的精准定位；第二，模拟量控制。基于PLC控制系统下，其是基于控制对象本身所呈现出的特征上，将各个功能模块进行组合后，实现这一整合系统的搭建，并提升了系统的敏捷性与精准度，同时还具备了完善的热处理功能，相应维护工作也随之变得简单易操作；第三，变频调速控制。基于PLC控制系统下，相应指令系统与变频器借助这一系统设备的应用，能够实现对电机的有效控制，主要是对转速进行控制与调节。第四，集中性控制。指的是借助PLC设备的应用，借助这一系统能够在提升自动化控制水平的基础上，还能够以此来实现对整个系统的有效控制，通过对系统运行状态的监管，能够借助故障检测的实现来提供相应的提示，同时，基于定时器的融入，能够在检测过程中为实现自动警报的发出奠定基础。

3.2 当前在实际应用PLC过程中所呈现出的问题以及解决对策

当前，在实际应用PLC系统设备的过程中，一大弊端便是该系统本身的兼容性偏低，因在PLC设计与研发上相应总线等都是属于专用性质的，不同公司设计出的结构存在着一定的差异性。目前，虽然这一PLC软件程序编写实施了相应的规范，但是，在实际运用的过程中，工业生产环境本身还是会这一系统的实践应用表现出一定的影响性。因此，要想充分的发挥出PLC的性能，则就需要针对如下几方面内容实现有效控制措施的落实。

第一，湿度限制，为了确保相应元件的稳定性，则就要求要提高对运行环境下相应湿度问题的有效控制，要求要将湿度维持在85%以下；第二，震动控制，基于相应运行环境下，要求要实现对频率范围的有效控制，通常需要将这一因素控制在10Hz～50Hz间，以实现对相应震动的控制；第三，温度控制，在这一控制内容行，要求要将温度保持在0℃～55℃之间，这就意味着在实际进行这一设备安装的过程中，需要对散热问题进行充分考虑，以在降低PLC工作温度的基础上，确保其运行环境下相应的温度能够保持在要求范围内。

4 对PLC应用的展望

基于工业自动化控制领域下，PLC本身有着广阔的发展空间与良好的发展前景，在未来的应用领域中，其主要朝着如下3个方面发展：第一，随着当前各领域对PLC应用需求的提高，在实际进行该系统设计的过程中，需要进一步解决其不兼容问题，同时在设备产品上类型将更多，且相应产品的性能将随之得到不断提升；第二，相应运算能力随之不断提升。基于当前PLC设备性价比的不断提升，以及在实际应用的过程中工业信息化水平的不断提升，促使PLC在存储设备之中能够得到进一步的应用，进而能够为不断优化并提升PLC自动化控制系统的运算能力奠定基础；第三，编程语言的进一步发展。基于PLC设备下，其中的中小型设备需要以编程语言来实现相应梯形图语言的搭建，所以在相应编程语言等级不断提升的背景下，PLC编程语言将进一步得到优化，逐渐朝着多元化趋势发展。总体而言，PLC在工业自动化控制领域中的运用将为机电一体化进程的加速注入技术动力。

5 结论

综上，在工业自动化控制领域中，将PLC进行应用能够为提升工业自动化控制水平奠定基础，进而借助PLC优势的充分发挥来提高工业企业的生产效益。本身在具体阐述PLC在工业领域中的应用的基础上，对当前实际应用过程中所存在的问题进行了分析并提出了相应解决对策，同时对PLC未来在工业自动化控制领域中的发展进行了展望，为促使PLC在该领域中实现完善应用与不断发展奠定了基础。

参考文献

[1]邓高寿，潘宏侠.PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展[J].机械管理开发，2006（3）：99-100，102.

[2]甘能.基于PLC控制技术在工业自动化中的应用研究[J].电子技术与软件工程，2015（6）：159-160.

[3]王峰.关于PLC在工业自动化控制领域中的应用分析[J].科技展望，2015（5）：159.

[4]朱雪璇.浅谈PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].无线互联科技，2011（8）：10-11.

[5]史树峰.试论PLC在工业自动化控制中的应用[J].现代职业教育，2015（21）：158.

摘 要 在铜带轧制过程中出现各种不稳定现象是不可避免的，只能用科学的手段合理的处理，这样存在不稳定因素的轧制钢带对于生产精密仪器或者是科研型仪器是十分不利的。现在所有的大型铜带轧制厂都设有专门的研究部门以解决这个问题。从目前的研究效果来看，除了科学院给出的实验结果可以接受之外，在实际生产过程中还没有较好的处理办法，在这个方面还是有很大发展空间的。随着有色金属行业的进步，许多企业引进新型的现代轧制机，当然现行轧制机具有科学技术上的一定优势，但是轧机的可操作性上也是存在很大缺点的，甚至有的轧制机辊颤现象十分严重。

关键词 铜带；压制过程；不稳定因素；探讨

中图分类号 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0205-02

为了满足科学技术进步对仪器设备的高精度的要求，必须要做的就是不断进行技术革新，最大程度的提高铜带的精度和质量。除此之外，还要注意提高铜带原材料性能的稳定性，目前国际关于铜带精度误差要求小于等于0.6%，铜带厚度误差的主要影响因素就是轧制过程中铜带材料不稳定的因素造成的。那么，在科技水平较高的现代铜带制造业中，是采用什么工艺来减小误差、提高精度的呢？下面我们将进行逐一分析讨论。

1 轧制材料的质量能够影响轧机系统的稳定性

1.1 铜带的软硬程度在轧制过程中使轧机系统发生辊颤

大多大型的铜带轧制厂在试运行阶段经常会遇到辊颤的现象，尽管整个操作过程符合操作要求，也没有什么其他故障，但是轧机的颤动会直接影响产品的精确度，不容易控制产品的质量，产品的合格率也会大大降低。那么到底是什么原因致使发生辊颤现象呢？其实原因也很简单，就是因为铸轧坯铜材料贮存时间过长，在表面的氧化侵蚀过于严重变得粗糙且凹凸不平，而且在材料的内部也发生了一定的变化，影响了材料的实际使用效果，如果在使用前不进行处理或者筛选不合格的铜坯，会因为铜坯表面摩擦系数减小、摩擦力相应减小不能满足咬入力的要求，致使发生辊颤现象。这种原因引起的轧机系统的辊颤现象是最常见的，其实也可以说是最容易处理的。

1.2 来料偏差过大引起的轧机系统发生辊颤

前一段时间，有一个实验在行业内引起一阵讨论，那就是不同偏差厚度的原料铜坯分别进行轧制，测试一下厚度的偏差对辊颤现象有没有影响。实验证明，不仅有影响而且影响还比较大。自此之后，各厂家开始从材料厚度偏差质量上入手，制定一系列解决辊颤的工艺路线，目前来看，效果还算不错。

2 工艺润滑剂的选择对轧机系统稳定性的干扰性影响

在润滑剂方面影响轧机系统稳定性的主要因素就是使用的润滑剂不能满足工艺要求的质量。下面介绍2种常见的影响方式，第一种就是使用的辊缝润滑油膜的摩擦系数较低，不能满足轧机系统垂直运动的阻尼效果的要求，从根本上影响了轧机的与原材料的摩擦效果。从生产效果上来看，就是影响了轧机垂直运动的稳定性，造成辊颤和轧机的震动。第二种就是辊缝的摩擦系数过小还影响了轧机入口张力与轧机制压力的协调统一，造成二者自激关系增强直接消弱了轧机的稳定性，造成明显的震动。

为了适应生产过程中形成各种型号铜带，轧机在设计上为了可以满足生产各种宽度、各种厚度以及各种表面摩擦系数的铜带，带来的不良后果就是产品存在较大的误差。为了减小这方面影响因素带来的误差，就需要适当的改变工艺，采用大功率、多数次的轧制，这样可以解决铜带产品中存在内外层变形不均匀和内外层硬化不均匀的问题，当然轧制压力过大和次数过多也会产生其他不良效果。因此，根据实际生产从那要求需用合适的辊径、轧制功率、轧制的次数是保障产品质量的必要手段。对于轧机的生产厂家来说，在保障轧机合格的基础上，降低生产成本争取更大的利润空间才是商家的要求。很多轧机的生产厂家会在轧机的辊径上做文章，也就是说会按照一定的比率缩小轧机的辊径，这会导致在相同的道次压量下，明显减小轧机和铜带的接触弧长，与此同时，为了满足生产合格产品的要求就需要用工艺油进行润滑。这样设计出的铜带轧制机很容易在运行中出现质量不合格的现象，而且在一定程度上减少轧机的使用寿命。解决这一问题的理想办法就是使用润滑效果较好但是价格昂贵的乳液工艺润滑剂，这种润滑剂可以较好的而解决轧辊与铜带之间的摩擦力问题，对与减小辊颤有良好的效果。但是这种润滑剂也是有缺陷的，那就是铜带产品的粗糙度不能满足要求，有点超标的摩擦系数致使铜带产品在竞争中不占优势。

综上所述，在铜带轧制过程中，工艺润滑油的选择是十分值得探究的课题，目前市场上也存在各式各样的润滑油，因此，科学的选择合适的润滑油是保障生产合格铜带的必要条件。

3 轧制速度对轧机系统稳定性的影响

在生产过程中，不管是轧制速度过快还是轧制速度过慢都会影响轧机的稳定运转。

3.1 高速轧制时辊颤严重

高速运转的轧机，受来自于自身的扰动因素非常严重，不仅扰动因素强度大大增加，而且扰动因素的频率也大大增加。尽管使用一系列科学有效的措施减小辊颤，可是无法避免轧机自身因素所带来的不稳定性，产品质量良莠不齐，根本不能在生产中采用高速轧制。

3.2 低俗轧制时共振严重

在铜带轧制过程中，扰动因素虽然不是很严重，但是自身震动频率低与扰动因素产生和谐共振频率的概率很大。假如出现共振，必然引起严重后果。即使不产生共振也要时刻保持轧机入口张力和轧制铜带摩擦力的协调统一。另外低俗轧制不容易控制铜带的厚度和内外部的均匀。

4 压辊压力和牌坊刚度不足对轧机系统稳定性的影响

4.1 压辊压力不足

压紧辊设计的主要目的就是为了限制轧辊的位置，尽量的减小空间降低辊颤的幅度。只要能够把轧辊限制在一定空间内，就可以避免出现带材跳动的想象，也能在很大程度上减弱辊颤现象。但是有些轧机生产厂家采用个别设计例如用挤油辊代替压紧辊，这样的设计或多或少的会影响轧机的性能。

4.2 轧机的刚度不足

随着科学技术的发展，液压下补偿功能不断完善，很多厂家利用这一技术特点进行轧机设计的改革，设计者把设备的总重量减轻了，因此需要足够质量来支撑的轧机刚度就出现不能满足生产要求的现象。这种设计类型的轧机，不能够生产厚度过大或者是硬度不均匀的材料，如果强行进行生产，产品的合格率必然得不到保障，而且大大降低轧机的使用寿命。

5 轧辊质量对轧机系统稳定性的影响

轧辊作为一台轧机最重要的组成部分，轧辊的性能直接影响到轧机的生产过程和铜带产品的质量。首先，我们来讨论一下轧辊磨削精度的问题，轧辊的圆度、曲度、粗糙度等都是轧辊磨削精度的重要指标。目前，国内的轧机是不考虑补偿偏心磨削度的，一直是靠提高轧辊的圆度来降低影响的。根据大量的轧机工作经验和专家的研究成果可以看出，减少周期性的扰动，可以从理论上减弱偏心磨削度，因此，专家建议两个支撑辊磨制时一定要按照科学的比率在辊径上拉开差距。第二，我们来看一下轧制道次对辊颤现象的影响。轧辊道次不合理会影响到轧辊的磨制，不能正常工作的轧辊必然引起辊颤，因此建议合理的设置道次和张力，保障轧辊的正常工作。

6 结论

想要解决铜带轧机轧制过程中的辊颤现象，必然是要进行全方面的定位，找出关键问题的所在，并学习使用合理的轧制生产工艺。在设备维护方面，也需要进行全面维护工作，从润滑油上下足功夫。当然，最需要注意的还是轧机的设计问题，从轧机生产商的角度上要设置合理的扭动振动系统。

参考文献

[1]中国有色金属加工协会、中国电子材料行业协会.电子工业用铜合金材料研讨会文集[C]，2002：32-37.

[2]邹家祥，徐乐江，等.冷连轧机系统振动控制[M].北京：冶金工业出版社，1998：109-25.

[3]邹家祥，等.轧钢机械[M].北京：冶金工业出版社，2000：65-67.