可编程控制器在机床控制系统中的应用浅析

摘要：本文主要针对可编程控制器概述、可编程控制器概述以及可编程控制器在机床控制系统中的应用进行简要分析，仅供参考。

关键词：可编程控制器；机床控制系统；应用

中图分类号：TG502文献标识码： A

一、可编程控制器概述

在工业环境中，广泛使用的一种计算机是可编程控制器（PLC），它具有灵敏度高、工作效率高的优点，计算水平相当突出。因此PLC经常被应用于存储中的逻辑运算、安排工序、定时、技术即算术运算工作，然后将结果以数字式或模拟式的方式输入输出，来对各类机械的生产过程进行控制。现代工程系统的重要组成部分是PLC和集成控制系统，借助这一系统，可以让整个系统结合的更紧密，使管理控制体系可以更加高效、便捷的对系统进行管理。在设计编程控制软件时，常常会由于可编程控制公司的不同而使其各具特色，而通过这种软件设计方式能够使PLC在逻辑控制编程方面更加简捷。PLC采用了独特的抗干扰设计，可以很好的对抗电子线路带来的磁干扰。在工业企业的日常生产中，电子线路产生的干扰是无法避免的，如果某一部分的抗干扰能力太差，将使整个系统无法顺利运行，所以一定要保证PLC系统具有较强的抗干扰能力。在系统工作期间，也不能忽略以下几点：要使信号源和屏蔽源同时接地；信号侧屏蔽源未接地时，要使PLC侧接地；如果信号线间有接头，屏蔽层就需进行加固和绝缘操作，尽可能避免多点接地；若屏蔽双绞线与总屏电缆相连时测点信号较多，就要保证屏蔽层之间连接良好并实施绝缘操作，还要科学确定接地点的单点接点。此外，PLC及其模块品类繁多，因此系统结构应具有较强的通用性；设计、施工、调试PLC系统时所耗费的时间不长，能使工作效率更高。并且计算机技术的飞速发展和应用，也使PLC的功能愈加完善，例如中断、高速计数、WM高速脉冲输出和PID控制功能。PLC设计控制器也因以上优势而被广泛应用。

二、可编程控制器的结构

可分为外部和内部结构。从外形上看有模块式和整体式两种，模块式用于小中型PLC，整体式用于大型PLC。它的内部属于典型的计算机结构，由中央处理单元、存储器、输入接口电路、输出接口电路、电源和编程器等部分组成。

三、可编程控制器的工作原理

先对各个输入端进行采样扫描，把扫描的结果存入输入状态寄存器中，然后由CPU从存储器中逐条读取指令并执行该指令，将结果送入输出状态寄存器，等所有指令执行完成后，最后将输出状态寄存器的内容送至输出端，以便驱动线圈，就这样完成一次循环，周而复始采用循环扫描的工作方式，每次扫描所用的时间为一个扫描周期，只有十到几十毫秒。

四、PLC可编程控制器的优点

1、通过输入点连接来实现控制启动设备

这是PLC最为显著的特点，其不需要再对电气硬件进行过多的设计，只需要利用PLC的输入点与按钮开关或感应器的输入点进行有效的连接就可以实现对大功率的启动设备进行控制的目的，而对于小功率的输出设备则不需要对接触器或是继电器来进行连接，其直接将PLC输入点与输出设备进行直接连接就可以实现控制的目的。

2、具有极强的抗干扰性

利用PLC来对设备进行控制，可以使设备具有更好的柔性，使其使用寿命得以提升。PLC内部资源由于可以在任何恶劣的场合进行工作，其具有非常强的使用寿命，所以在使用过程中不必花太多心思去考虑这些因素，只需要对设备的控制能力进行加强即可。

3、PLC的语言简单易懂

PLC的编程语言并不是采用软件设计语言或是C语言来进行编程的，其利用继电器控制的梯形图来进行汇编，这样不论是电气工程师还是非电气专业人士都可以对PLC语言很快进行认识和理解，从而对其进行操作。

另外利用PLC可编程控制器还可以有效减少设备上的控制按钮，这样就避免了由于按钮过多而带来的操作失误等情况的发生，更利于操作和控制，具有更好的安全性。

五、改造原则及具体流程

利用PLC来改造机床控制系统的最基本原则是:要充分发挥PLC的控制功能和优点，最大限度的满足控制设备或生产过程的控制要求，并且力求系统简单经济，使用和维护方便，保证控制系统能够长期安全可靠地运行。其具体的改造流程分为以下几个步骤。

1、明确控制要求

在进行改造之前，首先要明确待改造的机床各元件之间的关系及电气控制系统的相关要求，并对待改造机床的工作流程进行系统全面的分析，从而准确列出控制系统的所有功能和技术指标要求。

2、PLC及其它硬件设备的选型

根据机床控制要求估算PLC的vo点数，并且在选购PLc时，通常在实际需要点数的基础上留有10%-15%的裕量，以备今后控制工艺变化时对PLC的I/O点有额外的需求。由于PLC的型号种类很多，除了将I/O点数作为最基本的选型条件以外，还需要综合考虑PLC存储容量、处理速度及所需特殊功能等，最终选择性能优良、性价比较高的PLC;另外，在有的控制系统中，还需要根据控制系统输入/输出回路的信号种类和要求选择合适的输入/输出扩展模块。最后，在最大限度的使用原有输入、输出设备的基础上，确定所需要的外部设备，如各类按钮、传感器、电磁阀、接触器及声光显示单元等。

3、系统的硬件设计

根据所选用的PLc及外部设备对控制电路进行改造，绘制电气控制系统原理接线图，电器布置图及安装图。在设计过程中要注意，相同类型的输入或输出点要尽量集中在一起连续分配，这样有利于程序的编写和阅读。

4、系统的软件设计

在进行程序编写时，可以将原有的继电器―接触器控制电路原理图按照一定的对应关系转化为梯形图，并加以修改完善，即所谓的经验设计法。必要的话，可以根据机床改造的控制要求重新画出程序流程图，并采用逻辑设计、顺序控制设计等方法进行PLC的程序设计，尽量使程序简单易懂。

5、系统调试

程序输入PLC后要仔细检验，可以先在室内做模拟调试，观察各输入输出量的变化及逻辑功能是否符合设计要求。室内调试无误后，在PLC外部接线准确的情况下反复进行现场调试。发现问题立即解决，若达不到预期目标就需要对硬件或软件进行相应的调整。

六、改造过程中关键问题的处理

在改造中要保证设备与PLC的输出类型相匹配不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行尤为重要。对于机床控制系统的改造，多数情况下系统的输出频率在6次/min以下，应首选继电器输出方式。这种输出方式还具有抗干扰和带负载能力强的优点。

具备必要的互锁保护措施。比如，为了避免由于机床在运行过程中接触器触点因发生熔焊而不能正常断开，使得电动机电源短路的事故，需要对电动机正、反转控制设置互锁保护。

在某些重要的安全保护环节，通过在输出端设置急停按钮和紧急限位开关等硬件设备，可以跳过PLC的输入和控制程序，直接保护负载电路。

结束语

在很多机械加工企业中，还有许多旧式的机床、轧机、喷涂生产线等机电设备。它们普遍采用继电器控制，在使用多年后存在易发生故障、可靠性较差、维护维修困难等问题，并且设备加工准确度、工作效率、自动化程度都也已经满足不了当前的生产需要了，给正常的企业生产带来了不利的影响。为了克服诸多弊端，以PLC作为控制元件，替代机床原有的继电器一一接触器电气控制系统已经成为一种趋势。

参考文献

[1]何莉,游中国.可编程控制器在机床控制系统中的应用浅析[J].内江科技,2014,08:54.

[2]吴军.PLC可编程控制器在机组设备控制中的应用[J].信息技术与信息化,2014,05:184-185+195.

[3]周月侠.可编程控制器系统设计简述[J].山东工业技术,2014,08:88.

[4]高翔.浅论可编程控制PLC在自动控制系统中的应用[J].科技与企业,2014,21:62.