PLC 技术应用背景下机电一体化控制探析

曾武军

（湖南文理学院，常德 415000）

随着计算机技术的创新发展，机械生产领域出现了一种新的数字运算控制器——PLC，而PLC 技术的深度应用催生了机电一体化生产模式，并引发了机械生产领域产品结构、技术结构及功能的变革，有效提升了工业生产系统的整体技术含量，极大地加快了工业化发展进程。

1 PLC 技术概述

PLC，即可编程逻辑控制器，是通过可编程的存储器存储控制器内部程序指令，执行定时、逻辑运算、顺序控制、计数与算术操作等命令，借助数字模拟输入与输出，对各类机械生产过程进行控制一种技术。PLC 犹如微型计算机中的硬件一样，但又独立于CPU 与控制面板，因而可对机电一体化生产数据进行采集、分析和处理，加上自身编程功能强大，可有效简化工作流程，提升处理效率，优化接线技术，节约不必要的维护运行费用。

整体来看，PLC系统主要是由中央处理单元、编程器、系统程序存储器、显示单元与电源所构成，其设计内容包括如下方面：一是根据生产控制需求、技术条件等选择设备，确保系统设备质量，以免影响系统整体的安全性、有效性；二是结合应用特点进行程序软件编写，设计并编写软件，满足行业要求；三是编制PLCI/O 分配表，并绘制输入子接线图；三是依循用户操作要求，通过参数设置完成界面设计，突出界面的友好化、人性化；四是系统调试，设计结束后要对系统进行调试，确保参数科学合理，并进行操作说明书的编写，配图标示并说明PLC 操作事项与流程，以提高系统应用衔接效果。当然，PLC 系统设计不仅仅体现在原理层面，关键是要通过软、硬件协作充分发挥PLC 系统在机电一体化控制中的效能。

2 基于PLC 技术的机电一体化控制设计

2.1 总体设计

在机电一体化控制总体设计中，要以PLC 技术为基础，重点考虑控制功能的实时性，选择PLC 作为机电一体化控制系统的下位机，充分发挥PLC 实时性强、编程简单、控制精度高等优势，满足系统的实时性要求。机电一体化控制功能的实现离不开各工位主轴的调节，且对主轴调节的精度要求较高，因此，在控制模式下可将运动控制卡视为PLC 的一个控制对象加以处理，换言之，可将运动控制卡视作PLC 的输出继电器，在PLC 编程过程中借助中间继电器完成运动控制卡。例如，当PLC发出主轴前进指令之时，上位机将完成对扫描程序的执行，中间中继器会调节对应的运动控制函数，对主轴前进动作进行控制，当复位之后函数完成则主轴也停止运动，可见，机电一体化控制中主轴的运动乃至在各工位上的运动均离不开PLC 技术的支持，且相互间实现了互锁控制，而若能够实现中间继电器常闭触点的串联，并将其连接至各工位动作梯形图之中，则主轴前进动作执行过程中仍可确保证各工位状态静止，提升机电一体化控制的稳定性、可靠性。

2.2 数控控制功能设计

对于机电一体化控制运动模式下，生产设备多借助的是数控控制完成原材料的加工过程。而数控控制的实现需要借助上位机读取相应的加工代码，并将该指令传达给下位机，经由下位机执行操作对应动作，继而完成生产，该过程也离不开PLC 技术的支持。具体而言，数控控制设计包括四大步：一是生产系统的初始化，二是数控控制代码的读取与译码，三是向PLC 系统发送相应动作指令，四是PLC 完成指令要求动作。基于PLC 技术的数控控制应用优势显著，机电一体化控制系统中上位机负责的是数控初始化功能及向PLC 发送对应指令，而下位机、PLC 负责控制伺服电机与生产系统工作动作，并向上位机返回对应指令，与之共同完成数控控制具体任务。当然，在机电一体化控制中，数控控制主要针对系统成分、压力、流量、温度、电流、电压等连续变化模拟量的物理量加以控制，并将模拟量当前值作为重要参数指标，该控制过程不仅关乎系统内部控制，更直接影响最终产品的质量，因而PLC 应用过程中要着重突出过程控制因素，重点分析模拟量，以满足机电一体化控制设计要求，实现生产目标的高效控制。

2.3 自动控制与监控功能设计

对于机电一体化控制而言，除了采用自动化控制运行模式以外，还需要充分考虑数控控制，并完成数控加工对应流程控制，这不仅包括代码控制，还涉及其余部分的程序化设置，因此，必须借助PLC 技术的顺序控制功能，完成系统自动化运行控制，具体而言，顺序控制如下：一是对控制流程图进行构建，二是依循流程图建立对应功能顺序图，三是借助转换中心编程方式获取梯形图，在该过程之中，PLC 系统负责自动化控制与任务执行过程，当执行到数控加工该环节时，自动控制程序将提供相应数控控制功能，待执行结束方由PLC 系统完成顺序控制。除了自动控制功能，机电一体化控制中监控功能的实现也十分关键，监控对象主要集中在各生产设备工位所生成的传感及输出信号，而监控功能主要是由自动控制加工控制界面提供的，借助于控制界面的打开按钮，进入代码输入界面，用户将所需完成工位动作代码直接录入，将生产设备初始化并点击“开始”按钮，即完成了设备自动化运行，系统加工时界面上实时显示数控加工的对应代码，便于用户查看。

3 结束语

综上所述，随着科技水平的逐步发展，“中国制造2025”必将成为工业化发展的主旋律。而PLC 作为机电一体化控制中的关键技术之一，其应用能够有效提升工业生产效率，控制生产成本，全面展现出技术革新所带来的优势地位。因此，日后还应进一步加强PLC 技术应用研究，不断完善机电生产模式，提高机电一体化生产制作水平，以便为机电一体化全面融合及机械自动化发展提供助力。