基于PLC的工业机床自动控制系统设计分析_李爱丽.pdf

电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|25电子元器件与材料基于PLC的工业机床自动控制系统设计分析李爱丽兵团兴新职业技术学院，新疆库尔勒841007摘要：在如今的工业领域，机床自动控制系统在进行自动化生产的过程中，因为不能有效控制机床的各项参数，所以在很大程度上影响到了加工生产的速度。因此，本文基于PLC（可编程逻辑控制器）对工业机床自动控制系统展开了全面的设计。工业机床自动控制系统设计主要涵盖了硬件设计和软件设计两部分，在硬件设计中通过全面优化电源和电路，选择了PLC控制器的型号；在软件设计中，有效控制了系统参数和控制方法，然后利用技术全面更改了编程方案，实现了工业机床的自动化控制。关键词：PLC；工业；机床；自动控制系统；设计中图分类号:TB486+.3 文献标志码:A DOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.11.007 0引言PLC作为一个可编程逻辑控制器，如今已经广泛应用于工业领域的操作系统中，采用编程处理器全面实现顺序控制、逻辑计算、定时运算等操作体系，并通过模拟式或数字式的输出方式和输入方式，有效控制机械设备的实际生产过程1。从整体上来看，虽然PLC技术的应用较为广泛，但是工业领域中自动化应用程度较低，因此导致PLC在全面优化逻辑的过程中，传统的电源电路无法实现自动化控制，而传统的工业机床自动化控制系统在生产速度方面确实是有待加强，可见传统控制系统也已经无法满足当前工业领域发展的需求。因此，利用PLC来全面优化整个工业机床自动化控制系统，能够有效节约成本和时间，从根本上提高自动化控制系统的运行效率，更进一步地提高了工业生产效率，可见PLC在工业领域中有广泛的应用前景。1PLC概述1.1PLC技术的概念PLC即可编程逻辑控制器，其内部程序主要采用了可编程的储存器，能够输入和输出有需要的数字信息，并同时向用户发出操作指令，自动完成计数、定时、控制、计算等操作2。在工业自动化控制领域中，PLC技术能够发挥较大的作用，主要用于各种机械工作和机械生产的控制过程中，能够代替传统自动控制系统对电源、电路、电器等进行更好的控制。随着工业领域相关技术和工艺的不断进步，PLC将发挥不可替代的作用。1.2PLC技术的特点PLC技术具有易于维护、结构简单等特点，从整体上来看，其还具有语言模拟的特点。通过引入电子芯片，让技术人员接触到了多种模式下的PLC语言控制，这样一来掌握了语言符号后，便能够顺利完成工业编程工作了。PLC技术具有良好的逻辑储存性，不仅能够简化自动控制系统中复杂的结构，还能够全面提高设备运行的灵敏度，有利于维护好自动控制工作3。PLC技术与传统逻辑控制技术相比，其自身是比较完善的，同时PLC技术也承载了传统技术的逻辑优点，具备了良好的技术集成性，能够利用少量的数据来实现复杂的参数表达。所以说，技术人员在学习PLC技术时，从了解到认识编程，是一个比较简单的过程。1.3PLC技术的功能PLC处理器主要具备以下功能。PLC处理作者简介：李爱丽，女，河南永城，硕士，高级讲师，研究方向：自动控制领域。dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术26|器能够开展有效的控制，在条件不同的情况下分别设置PLC处理器的运算操作指令，然后通过电器运行的开关指令实现对电路的有效控制。PLC处理器还可以对控制系统进行有效的限时控制，技术人员通过将一定数量的定时器加入系统电路中，从而实现对电路的有效调控，这样通过对细微之处的改动和调整，能够让PLC控制变得更加简便4。在如今通信技术快速发展的背景下，PLC处理设备也开发出了新的控制方式，将PLC控制器作为一个网络接收信息和发送信息的中转点，然后通过此对系统进行有效的管理和控制，并有效地转换数字信号，实现数据与数据之间的连接，从而有效调控整个自动控制系统。2PLC工业机床控制系统的结构2.1PLC结构PLC的基本结构主要可以分为整体式结构、模块式结构和混合式结构等。整体式结构。早期的PLC控制器主要采用的是整体式结构，将CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块以及接口模块结合在一起，构成一个整体，这种整体式结构比较适用于微型、小型的PLC控制器。模块式结构。在PLC模块式结构中，将PLC分成了不同的模块，并将这些模块进行独立分装，各个模块的功能都是独立的，在安装过程中只需要将这些模块安装在固定的框架上即可；在实际应用中，中型、大型的PLC控制器比较适合使用这个结构5；混合式结构。如图3所示，PLC混合式结构主要是由主机模块和扩展模块所构成的，其中主机模块构成了最小的配置，扩展模块则属于智能模块，模块和模块之间主要是依靠总线来进行连接，并依靠主机模块进行统一管理。图 1PLC 混合式结构图2.2控制系统结构PLC可以构成多种形式的控制系统，主要包括以下几种。单机控制系统。单机控制系统是一种最为普通的PLC控制系统，这种控制系统主要表现为一台PLC控制一个对象，在控制系统中储存量比较小，没有涉及PLC通信问题，因此控制条件比较单一，且控制系统的结构也比较简单。分散控制系统。PLC的分散控制系统中主要是一台PLC上设置了一个控制对象，但是与单机控制系统的不同之处在于，不同的PLC控制器之间能够进行相互联系，比如信息相互传递、信息交互沟通等，通过PLC上机位能够实现与PLC下机位之间的通信和沟通6。集中控制系统。PLC的集中控制系统中应用了一台强大的PLC控制器，这台PLC的功能强大之处在于能够有效监控多个设备，从而形成一个集中的计算机控制系统。3PLC工业机床自动控制系统设计3.1系统设计原理为了实现工业机床自动控制系统的有效运行，首先必须要提高机床生产的质量和效率，在基于PLC的系统设计过程中，应用PLC技术能够更好地实现工业机床自动控制系统的有效运行。基于PLC的工业机床自动控制系统设计必须要满足以下要求：系统全面性7，由于不同工业生产中的要求不同，因此要求工业机床自动控制系统也有很多的差别，在PLC技术下设计控制系统，必须要保证系统各方面的能力，从而保证系统的完整性；系统可靠性，机床安全生产是工业企业最为重视的部分，所以必须要保证PLC控制系统运行的可靠性和稳定性。3.2系统硬件设计对工业机床自动控制系统的硬件设计主要包括以下部分：电源设计、电路设计、PLC型号选择等，PLC硬件组成框架图如图2所示。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|27电子元器件与材料图 2PLC 硬件组成框架图3.2.1电源设计根据工业机床的运行要求以及自动控制系统的设计标准，需要全面优化自动控制系统的电源设计。在实际的设计过程中，需要采用变压器来合理设置电路，并结合系统中的驱动模块，合理有效地调整系统的电压值，同时对PLC控制器进行供电操作，这样便能够实现整个自动控制系统中电路的有效运行8。向PLC工业机床自动控制系统中输入合理电压，能够有效发挥出电路的作用，为工业机床自动控制系统的运行进行持续性供电，从而有效地完成电源优化设计。3.2.2电路设计在优化PLC工业机床自动控制系统电路的过程中，需要清晰准确地定位机床系统坐标，同时给予其合理有效的机床供给量，在对应的控制模块下实施完善的控制手段，从而进一步完成系统的电路设计。在控制模块下，工业机床自动控制系统能够有效获取产品信息，并进一步获得机床准确的操作位置等，通过合理优化电路设计，能够在控制模块下采取合适的控制方法来对自动控制系统进行有效地处理，并同时提高系统生产作业过程中的高效性和准确性，这样能进一步保障工业机床自动控制系统的顺利运行。3.2.3PLC型号选择在设计工业机床自动控制系统时，需要为系统选择合理的PLC产品，选择的PLC产品必须性能好，而且其扩展功能必须涵盖各个方面，同时在使用的过程中必须具备一定的针对性，能够顺利发挥其功能的作用。在选择PLC型号的阶段，需要考虑开关、按钮、位置转换装置以及传感器装置等输入装置，还需要考虑接触器、电磁阀、执行器等输出设备；除此之外，在选择PLC型号时，必须先完成PLC控制器的设计，且提供电源容量、型号等信息，通过上述条件才能够合理选择PLC型号。在工业机床自动控制系统实现自动化控制的过程中，PLC产品的使用占据了重要的地位，因此必须选择好PLC产品，并控制好PLC产品的各个输入端口和输出端口，为系统的顺利运行奠定良好的基础，上述设计完成后才算是完成了工业机床自动控制系统的硬件设计9。3.3系统软件设计3.3.1控制参数设计在完成了工业机床自动控制系统硬件设计之后，还需要进一步优化软件设计的部分。比如在控制参数设计上，需要改变PLC控制器中储存的部分原始参数，然后将工业机床参数表和实际机床参数表之间的数据进行有效对比，并且将数据一一记录在PLC工业机床自动控制系统中，由此便生成了工业机床参数数据表。在上述选择的PLC型号下，当工业机床的宽度为20m时，工业机床参数表中所显现出来的机床数据为30个，机床型号不同，每个机床所对应的参数也是不同的，因此必须要正确计算机床型号，才能够正确记录工业机床自动控制系统的参数。在上述过程中，结合工业机床自动控制系统的参数，能够有效避免机床在实现自动控制过程中出现的错误参数情况，也进一步保证了自动控制系统的正常运行。3.3.2控制方式设计PLC工业机床自动控制系统在实施控制的过程中，利用T指令能够对机床自动控制方式的选择进行全面优化。比如采用T指令对自动控制系统编程中的控制参数进行全面调配，从而得到了操作指令对应工业机床开展控制的结果，工业机床自动控制系统在接收到了操作指令后，便可以指导PLC机床自动控制系统的控制方式10。在选择系统的控制方式时，PLC控制器必须要在不同的工业机床中来回穿插控制，在不断转换的过程中进一步进dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术28|行扫描，从而能够在PLC控制器的帮助下识别扫描正确的机床型号。这样一来，在PLC工业机床自动控制系统的软件设计中，能够通过控制指令来有效设计控制方式，从而完成对机床自动化的控制。3.3.3编程方案设计PLC工业机床自动控制系统的软件设计中，为了设计好编程方案，必须要根据PLC制定出来的系统编程方案来进一步设计方案详情。首先要确定编程语言和编程指令，然后在实际操作过程中，设计人员必须遵守方便简洁的原则，在短时间内掌握详细且正确的操作方法11。在设计工业机床自动控制系统编程方案的过程中，可以使用计算机系统的指令表，然后详细地学习计算机指令语言，在现有的PLC控制编程方案上进一步优化设计。在编写和执行程序的过程中，也必须遵守一定的规则和顺序，然后在不断设计的过程中执行现有方案中的指令，这样便能够实现编程方案中的逻辑性设计。3.3.4信息输出设计基于PLC工业机床自动控制系统中的信息输出部分设计，必须要在信息输出类型的基础上，将PLC控制器与机床自动控制系统设备进行相互匹配，这样从两者信息输出的过程中便能够找出对应的信息类型，其中的信息主要包括电流、负载、频率等。但是由于PLC控制器本身的信息输出具有一定的复杂性，因此不仅要兼顾这些信息，更要从输出方法和输出类型上进行进一步的控制，然后进一步选择PLC控制器，从根本上保障工业机床自动控制系统的稳定性，全面保障系统的安全运行12。3.3.5实现自动控制在完成PLC产品选择和转换之后，将工业机床进行重新编号，并储存在相应的PLC控制器中，当PLC工业机床自动控制系统执行指令时，能够进一步检索经过选择和转换后的机床情况，在检索完成后便能够得到参数表，在参数表上详细地展示出了工业机床在选择和转换后的参数信息。这样一来，通过控制信息就能够实现整个系统的自动控制，如此也就完成了PLC工业机床自动控制系统的软件设计。4结语总的来说，在工业机床自动控制系统中采用PLC技术，顺利解决了传统自动化控制系统中生产加工速度慢的问题，从根本上优化了自动控制系统的整体功能。本文基于PLC的工业机床自动控制系统，分别从硬件设计和软件设计两个方面入手，全面优化