PLC在机电一体化技术中的应用研究

黄重谦 张学科

摘  要：随着近些年科学技术的快速发展，机电一体化技术也随之得以相应发展，其中PLC及其技术已发展为自动化领域中的佼佼者，并在各领域发展过程中发挥着重要作用。将PLC充分运用到实际操作中，有利于这一技术所具有的作用得以有效发挥，这也是对于PLC进行研究的真正意义。文章通过对PLC应用原理、控制方式、机电一体化技术的发展趋势进行分析，并研究了PLC在机电一体化技术中的运用情况，以此对PLC技术在运用时所需要重视的问题做出强调。

关键词：PLC;机电一体化;技术应用

中图分类号：TP273         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0173-02

Abstract： With the rapid development of science and technology in recent years， mechatronics technology has also been developed accordingly， in which PLC and its technology have developed into a leader in the field of automation， and play an important role in various fields. The full application of PLC to the actual operation is conducive to the effective exertion of the role of this technology， which is also the real significance of the research on PLC. This paper analyzes the application principle， control mode and development trend of mechatronics technology of PLC， and studies the application of PLC in mechatronics technology， so as to emphasize the problems that should be paid attention to in the application of PLC technology.

Keywords： PLC; mechatronics; technical application

引言

由于現代科学技术的发展速度不断加快，有利于各学科间的渗透得以加深，以此在工程领域技术改革过程中发挥着积极的促进作用。计算机和微电子技术逐渐渗透到机械工业领域中，这有利于机电一体化技术的形成，同时使得机械工程领域中的技术结构、功能体系、生产方式、管理体系等呈现出显著变化，工业生产也由传统的机械电气化向机电一体化而转变。PLC是科学技术发展过程中最为关键的一个成果，并和计算机系统形成密切联系，结合PLC技术能够对机电一体化的安全性以及稳定性进行保障，这使得机电设备在运行中出现故障问题的可能性降低，也将给企业生产提供有效帮助。

1 PLC应用原理和控制方式

1.1 PLC应用原理

在工业控制中对PLC进行运用具有一定的实用性和可靠性，并且能够和计算机系统形成兼容。内部运行程序根据应用环境得以合理优化，PLC内部信息能够对实时更新进行保障。PLC包括五部分内容，其一是供电电源、其二是编程处理器、其三是输出输入控制、其四是中央处理器、其五是数据储存器。应用程序的处理是PLC运行过程中的关键。当输入程序后，需要及时处理程序并做好短期储存工作;在处理程序之后需要分析信息并进行计算，计算结果能够向控制信号转变，而借助于输出处理能够转化控制信号，其在转变之后可以成为能被设备识别的驱动程序。在数据采样过程中，PLC结合扫描方式来处理数据，并完成数据的输入和记录工作，其中输出分区和储存单位相对应[1]。数据在完成转入程序之后能够得以同步更新。即使这一过程中的数据处理状态以及输入状态发生了变化，也不会改变映象区中与之对应的数据结构。因此，当出现了脉冲信号，那么信号设计周期的宽度相比较扫描周期而言更大，以此保证任何情况下都能准确读取所输入的数据。

1.2 PLC控制方式

PLC在工作中会一直进行输入与输出，并对数据进行更新，那么程序处理就会一直循环。借助于PLC控制器来有效处理外界输入的相关信息并将其储存在内存中，在处理数据之后输出为单元格信号，并在后期运行过程中不断刷新内外部信息，并输出存储器中已经转化之后的数据，将其运用到控制电路中。

2 PLC在机电一体化技术中的运用分析

2.1 运动控制

PLC基于机电一体化系统中能够有效控制运动（包括直线和圆周运动等）。传统的机电一体化控制方式是借助于位置传感器和执行机构形成连接关系，但是当PLC技术得以运用之后，结合专门模块就可以实现运动控制这一目标，大量PLC生产企业都能够对具有运动控制功能的产品进行生产。PLC的运动控制功能在生产过程中可以被充分运用到多个领域中，机械装配、机床切削则是最普遍的应用领域。因为其运动控制功能非常强，所以稳定性以及抗干扰能力都相对较强，同时也被运用到较多领域中。例如，将PLC充分运用到磁选机中，这有利于设备电气性能、自动化水平的提高，同时对设备运行过程的稳定性进行维护[2]。

2.2 开关逻辑

将PLC充分运用到机电一体化技术中有利于开关逻辑控制的实现，具有极强的应用价值。例如，借助于PLC对系统工作进行有效控制，以此来取代传统的继电器，同时也将PLC应用到机床、电气、冶金工业、电磁阀控制、CNC机床控制等领域中。CNC机床控制系统中的图形显示以及数据处理功能较为良好，在机床中对PLC进行运用，有利于逻辑处理任务的更好完成，并引导完成效率以及质量的提升。例如，在自动播种机中充分运用PLC，有利于其结构更加简单，同时提高稳定性。

2.3 数据处理

数据处理是产品生产过程中最为重要的一个环节，质量高低和生产活动的最终落实情况具有密切相关性。所以，企业需要高度重视对于数据的处理。现阶段企业中的PLC设备可以结合PLC技术来运算多种模式（包括逻辑运算、函数运算等），同时落实运输和数据转换工作，并做好排序、进位等相关工作，最终完成数据的收集、分析工作。PLC在处理数据时可以基于储存器中对数据进行设定，并比较分析收集到的数据，完成数据的传输、制表、打印等工作。

2.4 通信网络

随着PLC技术发展速度的加快，数据存储区也得以相应扩大，以此对更多数据进行储存。采集数据时可以对计数器、A/D单元进行充分运用，在模拟量向数字量得以有效转换之后，我们可以将其定时储存到DM区中，并对小型打印机进行配备，以此可以将该区中储存数据打印出来。同时，PLC也能和计算机系统相连接，借助于计算机对DM区储存的数据进行读取和处理。基于此，PLC成为了计算机系统的数据终端，除此之外，一台计算机能够对32台PLC进行有效管理，这使得对于PLC的监控实现最大化，PLC具备的联网能力、通讯能力都非常强，并且还有新的联网结构逐步得以推出，因此PLC不仅对于通用计算机进行支持，同时还对多种总线网络连接进行支持[3]。一方面，PLC能够和PLC形成通讯，而不是一对一通讯;另一方面，PLC可以和智能仪表、执行装置形成联网通讯，以此来交换所需数据。此外，还可以和远程控制系统相连接，相关研究表明，系统范围超过了10公里。不仅只有PLC能够实现联网通讯，各种高档计算机以及智能装置都能实现联网。我们可以结合总线网、环形网引导计算机、各种智能装置、PLC组织得以有效融合到一个网络中，通信联网和现阶段计算机集成系统以及智能化企业快速发展所提出的需求相符合，这一装置有利于对点、线、面进行有效控制，以此获取到更多的经济效益。

2.5 过程控制

PLC在过程控制中所采取的指标就是模拟量。一般来讲，定义模拟量会一直产生作用，并根据运行数据来有效控制电流、速度等物理量。常用变量是指模拟量发生变化的变量，借助于运算分析对系统需要的开关变量进行获取，以此对系统处理数据进行保障。由此可见，控制功能是过程控制中最为基本的一个功能。

3 PLC在运用时要注意的问题

3.1 工作环境的要求

PLC落实稳定工作的前提条件就是工作环境，尤其是温度。这就要求环境温度不能低于0°同时也不能超过50°。在安装PLC时应该和发热量过大的设备保持一定距离，保证其具备散热与通风空间。为了对系统所具有的绝缘效果进行保证，需要有效控制工作环境中的湿度，要求其不能超过80%。PLC的安装还应该和可能产生震动的机器设备保持一定距离，必要情况下对减震装置进行安装。同时远离易燃易爆以及腐蚀性较高的物质。当附近空气中粉尘浓度过高或存在腐蚀性气体时，应该基于封闭空间对PLC进行安装[4]。

3.2 控制干扰的发生

在工业生产过程中充分运用PLC时需要对干扰作用进行重视，因为工业生产环境具有较高复杂性，并且可能受到多种电磁的干扰，假如不进行有效控制势必会对PLC的稳定性产生一定影响。结合PLC输入端产生干扰的作用机理，能够将干扰形式划分为两种类型，其一是串模、其二是共模。串模干扰指的是多种信号形成叠加关系，被测信号无法对稳定性进行保障;共模干扰指的是因为信号对地具备电位差作用，地点位差作用、电磁辐射、电网信号串入相互影响形成了叠加作用，因此PLC在感应之后呈现出共态电压的迭加效应。共模电压所产生的作用较为显著，假如无法对配电器具备的隔离性进行保障，干扰作用对于变送器在输出信号进行影响表现为：共模电压突然增大，并受到不对称电路作用的影响形成了差模电压，进而导致元器件出现了故障。与此同时，在PLC对于空间进行运用时受到高压电网的影响，因此需要对其进行屏蔽。PLC受到干扰影响的方式包括两种：其一，电路感应、电磁辐射所产生的干扰;其二，因为PLC通信存在一定的电磁感应，因此通信线路会产生引入干扰的问题。

4 结束语

总而言之，由于现阶段信息技术发展速度的不断加快，制造业中的信息化进程随之得以相应加快，制造业在未来发展中的主导就是信息。再加上电子技术的发展速度逐渐加快，进而推动着PLC的进步和发展，并将其充分运用到各个领域中。PLC技术具有严密的逻辑性，并且能够保证计算出的结果具有精准性。PLC基于机电一体化技术中具备多种功能。但是通过分析实际生产过程了解到，为了保证PLC编程效果的实现，这就要求和控制器特征相融合，并引导PLC和机器设备功能形成有機融合。

参考文献：

[1]支松柏.PLC在机电一体化生产系统中的应用[J].江西电力职业技术学院学报，2019（5）：8-9.

[2]巴忠磊.PLC设备在机电一体化设计中的运用[J].电子世界，2019

（12）：183-184.

[3]王宁.PLC技术在煤炭机电一体化控制中的作用[J].中国石油和化工标准与质量，2019（8）：222-223.

[4]韩英明.分析PLC在机电一体化生产系统中的应用[J].建材发展导向，2019，017（003）：166-167.