机床电气控制的PLC自动化系统设计探究
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作者:郑云龙
摘 要：随着工业产业的智能化、体系化发展，电气自动化技术受到越来越多的关注。机床作为基础性工业生产设备，其PLC自动化系统的设计研究显得尤为重要，直接影响着制造企业的产品质量以及经济效益。本文将简述PLC控制系统的组成与常见功能，总结PLC自动化系统设计的原则，对设计语言以及设计步骤进行具体分析。
关键词：机床电器PLC控制;PLC自动化系统;设计
1PLC 系统简介
PLC全称可编辑逻辑控制器（Programmable Logic Control），主要应用于电气设备控制领域，及其内部存储模块的计算、计数以及逻辑编程。根据结构不同，PLC控制器有固定式、组合式两大类。前者的重要部件有：电源、输入输出模块、处理器以及控制面板等，且几大模块的组成是按照特定顺序排列起来的。其中，中央处理器作为最关键的组成部分，其作用与人体的大脑类似，用于用户编辑程序及其功能的执行与操作，并收集、整理、保存整个过程中设计的数据信息。内容容量的大小是衡量中央处理器性能的重要指标，对运行速度以及运行效率有着直接性影响。同时，PLC的输入输出数量、运算速度以及空间容量也会对中央处理器的控制性能造成直接或者间接的影响。
PLC的常见功能如下：第一，条件控制。利用中央处理器执行与、或、非等逻辑运算，控制继电器、并联与串联开关等;第二，限时控制。通过添加定时器对电路按照既定程序进行时间控制。该功能具有操作简便，易于调整的特点。同时，还具有步进控制功能。只有执行完上一部步骤之后，才能进行数据重置与调节，然后执行后续命令;第三，远程控制。作为发射、接收信号的中转站，对收集的信息进行管理控制，同时，还能实现数字模拟信号之间的转换，以调控模拟数据。
2 PLC控制系统设计原则
电气控制系统的设计应以提高制造生产效率、满足目标技术发展需求、提高产品质量为基本目标。在PLC控制系统的设计过程中，应遵循以下原则：完整性原则。即确保制造工艺以及操作命令能够可靠执行;经济性原则。设计的系统可操性强，且要尽可能降低成本;可考性原则。控制体系要能够安全、稳定运行;发展性原则。在设计过程中，要对系统进行整体考量，特别是要在通信接口等方面预留完善空间。
3 PLC控制系统设计步骤
PLC控制笼统来说，主要分为软件系统以及硬件系统两大模块。前者是指应用程序，后者是指外部设备。下面，分别对其具体设计步骤进行阐述分析。
3.1 全面了解被控对象
对被控对象进行设计的基本前提就是要被控对象有全面的了解。相关设计负责人应根据现场调研情况，整理分析数据信息，并与数控机床的直接操作人员进行技术交流，以便能够掌握实际生产需求，对机床PLC控制系统的功能、时序、电气系统、机械与液压模块等主要部件的关系与作用进行优化设计，提高人机界面的外观美观、系统操作的便捷性。
3.2 选择硬件
机床电气控制的PLC自动化系统的硬件设备主要包含输入设备、输出设备以及可编程逻辑控制器。输入设备包含按钮、开关（转换开关、位置开关）、传感器（限位传感器、温度传感器、湿度传感器等）等;输出设备包含电磁阀、接触器、指示灯、继电器以及执行器等;可编程逻辑控制器包含控制器、容量选择。此外，还涉及到输入输出端口的分配工作，比如在进行通道分配的过程中，首先要了解设备代码、I/O编号、名称、功能等，同时在分配表要明确标注定时器、继电器以及计算器等部件的地址。
3.3 操纵程序的编制
机床PLC系统的设计应以实际加工需求为根本，有针对性地开展程序合计，并合理优化操作模式。同时，系统设计还要注重实用价值的提高，在编制程序命令的过程中，应按照一定顺序编制操作程序，以确保所有程序都是合理的、可运行的，具有现实意义。一般来说，操作系统编制应涉及初始化软件设计、性能检查、事故分析、显示报警、连锁保护等功能。
3.4 程序的调节
程序调节分为模拟调节、现场调节两种。现场调节顾名思义，这里不在赘述。模拟调解，就是要通過现场信号获得模拟数据，然后开展硬件模拟以及软件模拟。
4 机床PLC控制系统软件设计方案
数控机床的PLC系统编程方案的制定，首先要确定编辑语言。应遵循通俗易懂、便于维护的宗旨，使软件操作者能够在短时内理解并掌握。梯形图编程语言以及指令语句表编程语言的应用较为广泛。其中，指令语句表，与计算机语言区别不大，主要是通过易于记忆的文字符号实现助忆指令;而梯形图编程语言则是以继电器梯形图为雏形，进行进一步的优化升级。值得注意的是，梯形图职工的连线表示的是各部件之间的逻辑。其程序编写以及执行都是按照一定顺序的。编写按照从上到下，行与行之前按照从左到右的规则;执行顺序亦然。梯形图的左右垂直线分别为起始母线和终止母线。PLC控制系统的各个逻辑行都要从起始母线开始，在终止目标或者是在继电器线圈结束。母线线圈与终止母线二者之间是不能存在触点的，但是在和起始母线之间则必须存在。相同厂家生产的控制系统，梯形图语言、助记符语言可以随意转换。但是，二者并不能混淆。它们的使用范围存在一定差异。通常情况下，助记符语言用于手持编程器，而梯形图语言则常用与计算机编程。
5 结语
近些年，工业产业技术迭代更新，基于机床电气控制的PLC自动化系统的研发与应用成为了制造产业关注的热点课题。PLC自动化系统因操作便捷、抗干扰性强、安全稳定性高、费用消耗小等特点，在数控机床中获得了广泛应用，其发展前景一片大好。因此，在实际设计过程中，研发人员应根据机床生产的实际需求，以发展的眼光，全面了解被控对象，合理选择硬件，不断提升程序编程与调节的实用性、可操作性，从而推动我国机床加工制造产业快速向前发展。
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