基于PLC控制的机电一体化设备的安装与调试

刘红，曾学淑

（云南机电职业技术学院机械工程系，云南 昆明 650203）

PLC是为了实现工业自动化控制将计算机技术、通信技术、微电子技术、自动化技术融为一体的控制装置。因PLC控制可靠性高、体积小和编程简单、安装维修方便、接线少这些优点，企业自动化生产中都广泛使用PLC技术。所以PLC技术在整个机电设备中有着重要作用，为了设备稳定运行，对基于PLC控制机电设备进行安装和调试也是必然选择。

1 PLC机电控制系统原理

计算机技术现在得到极大发展，但是在工作环境恶劣的工厂，在抗干扰和可靠性这些方面都没有得到良好的效果。PLC以其自己优秀的性能在工业控制上得到广泛使用。要想调试好PLC控制下的机电设备，一定要认真了解PLC的基本原理，现在从控制结构入手详细论述。

PLC控制结构上主要有输入输出模块、独立电源、编程软件、PLC/PC联接、编程器、PLC这些部分。这些部分通过有机联接组成完整的控制模块。

系统编程语言，PLC主要是为工业控制进行开发的，同时也主要针对电气技术员。从适应掌握能力入手，经常使用面向问题的自然语言。主要有梯形图、逻辑功能图、逻辑方程以及布尔代数这些语言。

在调试过程中一定要认识到，PLC是整个系统的中心，所有配置和功能都是围绕PLC展开。其中PLC的性能主要是由CPU决定，使用哪种语言和通信单元这些都是其决定。

2 PLC机电控制系统设计和安装调试

（1）输入输出模块的设计。PLC主要控制对象是工业设备，工作环境是工业现场，主要是通过I/O接口实现连接。在控制器上都有输入通道，每个通道上有输入点。在输入端子中除了有普通端子之外也有高速计数端子。这些端子都可以输入开关量或者模拟量，在输入模拟量过程中要使用特殊功能的模块。输出上也是由输出通道和端子组成，输出的电流最小为10mA，最大可以达到2A，这种电流一般驱动都可以满足。在驱动需要更大的电流时可以通过中间继电器驱动负载。输出端子主要是通过彩排线、专用台阶座插，通过输出端子直接引入系统面板，一个端子对应一个插孔。在设计好控制程序之后可以在计算机上进行模拟，使用模拟软件，也可以将二极管作为负载进行验证，这样的方式确认模拟控制逻辑是否正确。这样对系统研发来讲可以缩减周期和经费。

（2）电源模块。在设计电源时，很多PLC上都有24V电源。使用的电源中除了有交流电源之外也有直流电源。交流电中很多都是单向交流介入电源端子，中间一定都有设置交流开关和保险。除了24V也有使用5V直流电源，这种主要是为模拟负载提供。

（3）设计中保证可靠性。可靠性主要分两部分，第一，设计和使用的科学合理。第二，软件和硬件的保护以及抗干扰能力。在硬件上主要有两个保险，同时保证电源小于2A。同时依照不同的干扰类型主要使用功能两种方式。第一是内部干扰，这种主要是因为配置方式以及元件质量问题，造成硬故障。第二是外部干扰这种干扰主要是强电设备侵入造成，同时这种干扰也较为复杂。

（4）因此，在安装调试时可以从提供可靠的电源和抗干扰这些角度进行分析。要检查是否是外围信号和模块不配适的问题，同时也可以减少外围设备的中间环节，这样的方式减少电气干扰。发现PLC有控制较大功率电机时，一定要在输入点接好屏蔽继电器，这样可以对电机回路通断电弧进行隔离，也可以减少电机在频繁启停后出现电磁干扰。

在安装过程中，模拟信号输入电缆很多都是选择屏蔽电缆加信号隔离器，使用这样的方法抑制电磁干扰。同时在布线过程中一定要将各种电缆分开布置。同时对于模块系统的接地端子LG，一定不能接地，在受到电磁干扰十分严重时，可以使用专用接地。

软件调试。系统中有开机自动检测程序，在开机之后以及系统自检开关执行自检，也可以依照指示灯是否正常进行判断。在软件中输入去抖动程序。这样可以避免出现在按钮作为输入信号时，产生抖动的问题。

在调试时可以编制故障判断程序，在施工过程中，经常会发生连续故障的问题，假如可以知道第一故障，这样对问题分析将十分有帮助。同时也可以编制装填监测程序，依据系统中的控制逻辑，编好监视系统。

3 案例分析

在案例中，设备的安装和调试主要为机械手的安装和调试，程序设计主要为机械手PLC控制部分，物料输送、分拣这些单元的调试和安装，调制变频器参数，选择传感器等，具体的调试如下。

（1）自动线路设备控制要求。第一，初始位置，在通电和气之后机械手臂要完成伸缩、手臂上抬、指关节放松、接卸手放在限制位，退料气缸逐渐缩回，红色警示报警。第二，打开启动开关，红色警报灯和绿色警报灯同时亮起，料盘不断转动，拔杆将物料送入料盘出口相关料台上。这时料台中的传感器便会接到信号，同时料盘电机停止。驱动机械手将物料全部输送到皮带顶落料口。这样料台在没有物料之后料盘电机便不断转动进行送料，这样形成循环。第三，落料口的光电传感器只有在检测到物料之后才会驱动变频器，电动机会使用12Hz频率驱动传送带进行由左往右的传动。金属物料进入料槽1，白色垃圾塑料进入料槽2，黑色塑料进入料槽3。第四，皮带在启动之后，在30s之内没有检测到物料时，变频器将会停止，同时蜂鸣器开始响起。第五，在按下停止之后，设备便会完成单循环，之后便停止工作。

（2）生产线PLC控制程序设计。总体方式，考虑到机械手的动作较为复杂，使用基本指令较难实现，因此使用顺控指令编程。顺控指令思路较为清晰，层次分明，在对复杂线路各部分编程时修改方便。将机械手动作分为四大步走，有初始位，抓料和放料，以及旋转到初始位，物料在输送以及推料时使用S、R编写指令。

（3）变频器设置参数进行接线。主要使用SIEMENS MN420变频器，这些拥有较高运行可靠性以及多样性。在前期调研中了解MM420基础变频结构，同时也可以掌握好参数设置调试的方式。

变频器在参数设置以及接线上的要点。第一，设置好P0010 30和P0970 1之后，一定要等三分钟，之后才可以进行参数设置。第二，变频器接线时一般都是三相电源，分别为L1、L2、L3、PE，这时注意好PE保护接地不能和N线混淆使用同一根线。出现问题之后空气开关将会自动断电。第三，U、V、W都是电动机线，接线为82、83、84，保护接地线为81号线。第四，将5W旋钮开关向左拨动，电机进入调试状态。运行过程中假如发现电机出现反转，只要任意转换电动机线便可以。调试之后，将5号6号7号开关全部都放到右边。第五，变频器中5W接PLC中的Q1．5。同时在发现变频器5、6、7和PLC输入口有连线时，一定不能拨动旋转开关，这样避免发生电源叠加进而烧坏电气。

（4）电路电气安装和调试。整个电路系统中，接线很多，依据模块设计的原理图主要将电路分为三大部分进行分析。输入接线，生产线中输入部分不算启动和停止之外一共有7个传感器，11个磁性开关。磁性开关蓝线接在DC24V-上，棕线接在PLC中I口位置。传感器棕线接入DC24V+，蓝线DC24V-黑线在PLC中I位置。输出部分。在输出部分主要为蜂鸣器和指示灯、转盘电机以及变频器机械手、退料中的电磁阀。电源与PLC之间的接线。一般情况下PLC输入电源时使用自身24V电源，在输出部分便是使用单独供电。实训台上使用24V、3A电源，这样才可以满足输出和输入中的电源需求。因此使用输入和输出共同使用一套电源的方案，这样才可以避免出现因为接线错误导致PLC中的内外电源出现叠加。

在接线中要依照设计图纸，逐一接线，在接线中由于24V线较多，在端子上容易混淆，因此要在接好之后进行重复检查。在拔线时要保证是在断电状态下进行。同时要检查设备上每个元件，其中主要为传感器和电磁阀、电动机、磁性开关。依据接线图接好后，打扫卫生，确保没有杂质和污秽，这样才可以通电。正常状态下传感器尾发光管没有闪亮则表示继电器没有动作。使用金属物靠近传感器之后发光管闪亮，继电器中的触电发生动作，这也可以说明传感器自身良好。

4 结语

PLC控制是近几年逐渐兴起的新技术，适用范围十分广泛，可靠性高，外围设备在连接和抗干扰这些方面都有很强的能力。因为这些优点使得企业中很多都使用这种技术，只要保证良好的安装和调试，便可以发挥出PLC控制电机的优势。

参考文献：

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[3]鲍江超．机电一体化设备安装与调试探析[J]．城市建设理论研究:电子版,2015,5(13):23-24．