PLC在智能機(jī)械控制上的應(yīng)用

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關(guān)鍵詞：plc；智能機(jī)械；關(guān)鍵技術(shù)

1PLC技術(shù)的優(yōu)勢

自PLC技術(shù)問世以來，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對于生產(chǎn)機(jī)械的優(yōu)化起到了極為重要的作用。而且在步入21世紀(jì)之后，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)飛速發(fā)展，給PLC的功能強(qiáng)化提供了新的平臺。在當(dāng)前的自動化生產(chǎn)中，PLC技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，讓機(jī)械系統(tǒng)的控制更為智能，對于產(chǎn)能提升和經(jīng)濟(jì)效益的提高都有著極大幫助。具體而言，PLC技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)如下：（1）節(jié)約能源。與傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)相比，PLC可以有效克服接線復(fù)雜的問題，而且整體能耗較低，對于節(jié)約生產(chǎn)資源也有著積極的意義。（2）穩(wěn)定性高。由于生產(chǎn)需求的多樣化，目前PLC的應(yīng)用更加深入，很多優(yōu)質(zhì)的PLC可以連續(xù)工作幾萬小時(shí)，故障率極低，能夠滿足多種個(gè)性化的需求。（3）智能控制。PLC技術(shù)能夠通過邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對機(jī)械的控制，它以微處理為核心，通過對接受信號的判斷和處理，然后輸出相應(yīng)的控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動化運(yùn)行。

2PLC在智能機(jī)械控制上的應(yīng)用

智能機(jī)械控制指沒有人員干預(yù)仍可以自主執(zhí)行操作模式。從圖中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)自成體系，能夠智能化的處理信息和發(fā)出控制指令，這也是實(shí)現(xiàn)自動化的關(guān)鍵。而PLC就在其中發(fā)揮著邏輯的作用，針對性的控制運(yùn)作的體系。智能機(jī)械的控制需要借助邏輯系統(tǒng)，這是PLC技術(shù)的核心所在，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，智能機(jī)械中PLC技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。（1）邏輯運(yùn)算。PLC系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的需求設(shè)定邏輯算法，當(dāng)輸入特定的信號之后，就能根據(jù)信號輸出控制的指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動化的控制。目前在自動生產(chǎn)線和單片機(jī)上，PLC技術(shù)就主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，這正是借助其強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力。通過這種邏輯運(yùn)算，就減少了生產(chǎn)過程中的人工輸出，可以有效節(jié)省成本，而且能夠減少其他因素對生產(chǎn)的影響。（2）運(yùn)動控制。PLC技術(shù)在接收到特定信號之后會輸出運(yùn)動控制的指令，因此在實(shí)際的應(yīng)用中，PLC通常會和伺服電機(jī)等結(jié)合，這樣就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動控制。目前在數(shù)控機(jī)床等設(shè)備中，就是采用PLC技術(shù)的運(yùn)動控制功能。（3）過程控制。過程控制對于機(jī)械的自動化實(shí)現(xiàn)有著極為重要的作用，通常PLC技術(shù)是利用輸入模塊采集輸入信號，輸出模塊來實(shí)現(xiàn)信號輸出。而且PLC技術(shù)的過程控制屬于閉環(huán)控制，不僅能夠有效減少其他因素對控制系統(tǒng)的影響，而且可以有效降低能耗。對于大型的自動化生產(chǎn)線而言，過程控制必不可少，通常要將PLC技術(shù)和模塊結(jié)合起來，分步驟的控制整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。如圖2所示，是PLC過程控制的原理圖，它可以有效的分步驟控制，把控整個(gè)過程的運(yùn)動。(4)數(shù)據(jù)處理。PLC技術(shù)自帶信息儲存的功能，所以它在數(shù)據(jù)處理方面有著很大的優(yōu)勢。而且為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操控，通常PLC操作系統(tǒng)要和信息轉(zhuǎn)化和數(shù)據(jù)傳輸有效結(jié)合起來，這樣才能自動化控制的效果。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，將中央處理器和PLC結(jié)合起來就可實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理。

3PLC在智能機(jī)械控制上的關(guān)鍵技術(shù)-以機(jī)械手臂為例

3.1主控系統(tǒng)中的應(yīng)用

主控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械運(yùn)作的關(guān)鍵，也是整個(gè)智能設(shè)備的“大腦”。PLC技術(shù)在控制主要就是通過主控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，通過特定的程序來運(yùn)算數(shù)據(jù)，然后識別特征和控制指令。主控系統(tǒng)中有預(yù)設(shè)好的程序模塊，其整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作都依靠邏輯運(yùn)算，各種規(guī)定的機(jī)械運(yùn)作會按照實(shí)際反饋的信息執(zhí)行，而且在該過程還包含著系統(tǒng)故障的檢測。在這個(gè)過程中，需要CPU的支持，PLC負(fù)責(zé)具體的系統(tǒng)運(yùn)作。一般在大型智能機(jī)械設(shè)備中，主控系統(tǒng)會分為手動程序和自動程序兩種，這是為了加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)作的整體控制。在通常情況下，自動程序會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方式運(yùn)作，各項(xiàng)信息的處理與分析由PLC實(shí)現(xiàn)，然后傳遞給主控系統(tǒng)，之后就是各項(xiàng)指令的實(shí)現(xiàn)。但是當(dāng)遇到突發(fā)情況，還可以通過手動控制來進(jìn)行智能機(jī)械設(shè)備的操控。從本質(zhì)上來看，在主控系統(tǒng)中，PLC技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵就在于程序的存儲和實(shí)現(xiàn)。是智能機(jī)械手臂的工作流程，其“向左”、“向右”、“向上”、“向下”的動作，就是由PLC發(fā)出指令，然后機(jī)械系統(tǒng)按照指令運(yùn)作，進(jìn)而形成循環(huán)作業(yè)的整體模式。

3.2電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

以機(jī)械手臂為例，電氣系統(tǒng)必不可少，一方面是為了實(shí)現(xiàn)智能控制中的信號傳遞，另一方面則是可以更好的人機(jī)交互。智能機(jī)械控制中，電氣系統(tǒng)發(fā)揮著著重要的作用，它是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的“中樞”。通常而言，電氣系統(tǒng)是為了加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)作的管控，而且電氣系統(tǒng)也是安全性提升的有力保障。設(shè)備的自動檢測也是依靠電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，在這個(gè)過程中，PLC會采集設(shè)備運(yùn)作的各項(xiàng)參數(shù)，然后反饋給中央處理器，通過異常信號的判斷，就能快速的找到故障點(diǎn)，然后由電氣系統(tǒng)反饋給人機(jī)界面顯示。例如，機(jī)械手運(yùn)作中的“撞機(jī)”、“異常停止”等，就是系統(tǒng)故障，當(dāng)出現(xiàn)這類問題，系統(tǒng)就會報(bào)警，然后將信號反饋在人機(jī)交互的操作界面，然后有人工判斷問題并且排除故障。除此之外，智能機(jī)械設(shè)備的信號轉(zhuǎn)換、電源控制等都是通過電氣系統(tǒng)和PLC實(shí)現(xiàn)的。在電氣系統(tǒng)中，PLC技術(shù)更多的是發(fā)揮信號轉(zhuǎn)換與傳遞的功能，對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測。

3.3機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)械系統(tǒng)是PLC的命令執(zhí)行者，以機(jī)械手臂為例，其轉(zhuǎn)軸、動作臂和夾頭都是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，它相當(dāng)于“手”和“腳”。在機(jī)械手臂運(yùn)作的過程中，各項(xiàng)命令信號最終都是通過機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，能夠根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求做出抓、放、移動等操作。在機(jī)械系統(tǒng)中還需要配合DC技術(shù)和軟件，PLC主要是起到傳遞信號和精準(zhǔn)控制的作用，目前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，利用開放化的設(shè)計(jì)，能夠讓整體的機(jī)械設(shè)備運(yùn)作更為流暢和靈活，控制也更為簡單。

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作者：童中志 單位：銅陵富博科技有限公司