龐小蘭

摘? 要：機(jī)電一體化在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在計(jì)算機(jī)普遍及均已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)上的情況下，傳統(tǒng)的機(jī)電一體化與計(jì)算機(jī)技術(shù)相比就有些相形見(jiàn)絀。因此，機(jī)電一體化需要與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行融合創(chuàng)新，才可以適應(yīng)當(dāng)下增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求。而PLC可以從控制開(kāi)關(guān)、通信方式等方面大大改善這些問(wèn)題，因此使得機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上，得到了進(jìn)一步的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化? PLC? 工業(yè)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）06（a）-0075-02

PLC技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，通常與計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合并用。因此，以下將分析機(jī)電一體化的發(fā)展方向，并且說(shuō)明PLC在工業(yè)應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。

1? 機(jī)電一體化和PLC簡(jiǎn)介

1.1 機(jī)電一體化

在信息技術(shù)逐漸普及后，在工業(yè)生產(chǎn)上逐漸興起將生產(chǎn)機(jī)械與電子技術(shù)合二為一的應(yīng)用技術(shù)，解決了傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備無(wú)法達(dá)到的要求。比如，在工業(yè)設(shè)備上裝置體量微小的電子設(shè)備，主要用于改善傳統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用功能、信息收集能力、控制能力等方面。而這種新興的機(jī)電技術(shù)被稱為機(jī)電一體化，主要利用新興技術(shù)的關(guān)聯(lián)能力和處理能力，用于提高舊設(shè)備單一的處理能力，使得工業(yè)設(shè)備的創(chuàng)新再利用。

1.2 可編程序邏輯控制器（PLC）

可編程序邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，在工業(yè)運(yùn)用上，相當(dāng)于一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)配置在小型裝置內(nèi)，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、計(jì)算分析能力、數(shù)據(jù)執(zhí)行能力以及穩(wěn)定控制能力等多種能力。其實(shí)PLC最早起源于美國(guó)的汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高美國(guó)汽車(chē)存在體積大、維修難等客觀問(wèn)題，于是研制出PDP-14可編程控制器，并且配置發(fā)布后，用戶反饋體驗(yàn)效果明顯上升。直到20世紀(jì)90年代末期，計(jì)算機(jī)的興起才使得PLC在工業(yè)生產(chǎn)上增加了更多的功能，比如人機(jī)互通、指令輸送等智能化功能。

2? 機(jī)電一體化的發(fā)展方向

機(jī)電一體化不僅是通過(guò)安裝體量小的電子裝置完成改造，而且是通過(guò)傳感檢測(cè)、核心編程設(shè)置等多方面信息處理技術(shù)綜合改造。并且在機(jī)電一體化不斷地與實(shí)踐過(guò)程相互磨合中，機(jī)電一體化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，從而也推動(dòng)了工業(yè)技術(shù)理論上的不斷創(chuàng)新研究，因此機(jī)電一體化也朝向5個(gè)方向發(fā)展：第一，機(jī)電一體化朝著智能化方向發(fā)展，模仿人體神經(jīng)傳導(dǎo)功能、機(jī)械智能識(shí)別等功能，在工業(yè)設(shè)備在生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程中有一定的自主判斷能力。第二，機(jī)電一體化朝著精細(xì)化方向發(fā)展，主要運(yùn)用工業(yè)級(jí)別的納米技術(shù)將能耗降到最低，并且將生產(chǎn)效率提升到最高。第三，機(jī)電一體化朝著可遠(yuǎn)程操控生的方向發(fā)展，比如遠(yuǎn)程維修、遠(yuǎn)程生產(chǎn)等，在操作上更具有便捷性。第四，機(jī)電一體化朝著模塊系統(tǒng)化方向發(fā)展，使得其更有利于產(chǎn)品的研發(fā)推進(jìn)。第五，機(jī)電一體化朝著集成化方向發(fā)展，通過(guò)將不同方向的科學(xué)理論綜合總結(jié)，統(tǒng)一對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行整體改造，使得減少了不必要的重復(fù)工作，既提升了設(shè)備的可利用率，又省去了不必要浪費(fèi)的時(shí)間。

3? PLC系統(tǒng)在硬件與軟件上的設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 PLC系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)

對(duì)于PLC硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)PLC機(jī)型進(jìn)行選擇，對(duì)于機(jī)型的選擇要考慮兩個(gè)方：一是所選機(jī)型是否滿足需求;二是其結(jié)構(gòu)是否合適。通常，PLC的機(jī)型主要分為整體式和模塊式，再根據(jù)不同的需求選 擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。企業(yè)要依照自身狀況選擇相關(guān)設(shè)備，如果企業(yè)長(zhǎng)時(shí)間要進(jìn)行大批量的加工生產(chǎn)，可選用較為統(tǒng)一的設(shè)備，這樣能做到整齊劃一，集中管理和維修，又能大大提高生產(chǎn)效率。接下來(lái)進(jìn)行輸入輸出端口的設(shè)計(jì)，要根據(jù)實(shí)際確定好端口的數(shù)量。并且，在實(shí)際應(yīng)用中關(guān)于開(kāi)關(guān)大小、智能化操作方面都需要因地制宜，不能過(guò)多地產(chǎn)生其他操作，以免損傷系統(tǒng)硬件。

3.2 軟件部分設(shè)計(jì)

軟件部分設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在PLC的控制方面，最為關(guān)鍵的就是軟件的編程設(shè)計(jì)，這對(duì)于應(yīng)用在實(shí)際操作中是非常重要的。而軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，就在于程序員需要對(duì)程序進(jìn)行設(shè)置的編譯功能，使其接收的信息可以完美地轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別語(yǔ)言，比如二進(jìn)制碼等。而在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最多的就是“圖解法”，因?yàn)槠淇梢詫⑿枰目刂撇僮?，都通過(guò)數(shù)據(jù)顯示的方式呈現(xiàn)出來(lái)，并且圖解法有很多分類(lèi)，比如邏輯流程、梯形、時(shí)序流程圖等方法。

4? PLC的發(fā)展方向及在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

4.1 PLC的發(fā)展方向

到目前為止，PLC已經(jīng)是多種現(xiàn)代化技術(shù)綜合運(yùn)用的多元化生產(chǎn)技術(shù)，不僅面向工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，而且面向其他行業(yè)領(lǐng)域，因此，在越來(lái)越多的市場(chǎng)需求的敦促下，目前PLC朝向6個(gè)方向發(fā)展：第一，PLC朝著機(jī)械自動(dòng)化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在定時(shí)、邏輯控制、步進(jìn)控制等方面。第二，PLC對(duì)于需要處理的數(shù)據(jù)可直接進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換等強(qiáng)大功能。第三，PLC可通過(guò)自有控制盒對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的模數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確采集等功能。第四，PLC綜合現(xiàn)代通信對(duì)工業(yè)設(shè)備可直接進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，不僅可實(shí)現(xiàn)一對(duì)一單一操控，而且可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)一的聯(lián)合操控，使得生產(chǎn)過(guò)程更為精細(xì)明確。第五，PLC對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)方面也有較大提升，可詳情監(jiān)測(cè)每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的所在問(wèn)題。第六，如果工廠發(fā)生斷電情況，以往設(shè)備存儲(chǔ)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)會(huì)被清零或重置，而PLC會(huì)保存斷電時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，直到通電后可繼續(xù)運(yùn)作，很大程度上提高了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性。

4.2 PLC在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

4.2.1 轉(zhuǎn)變單一的開(kāi)關(guān)方式

我國(guó)在20世紀(jì)80年代末采用的主要以機(jī)械開(kāi)關(guān)為主的邏輯裝置，而在引進(jìn)PLC裝置后，逐漸將PLC作為繼電模塊的新型處理裝置。在實(shí)際運(yùn)用中，PLC在開(kāi)關(guān)邏輯中有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)，比如，在工業(yè)設(shè)備的閥門(mén)上有很好的控制作用。另外，許多工業(yè)企業(yè)將邏輯調(diào)控器、管理注塑機(jī)等與PLC系統(tǒng)綜合裝置起來(lái)，一方面可以提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理速度能力，另一方面可以提高處理數(shù)據(jù)的精確程度。

4.2.2 提供多路線運(yùn)動(dòng)方式

在PLC的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備可根據(jù)PLC發(fā)送的指令進(jìn)行特殊軌跡的運(yùn)動(dòng)，比如彎曲環(huán)繞的線路、徑直而向的線路等。因此PLC主要運(yùn)用在工業(yè)領(lǐng)域，比如機(jī)床切割、智能機(jī)器人感應(yīng)設(shè)置等方面。由此可見(jiàn)，PLC的應(yīng)用方向是根據(jù)大眾市場(chǎng)的選擇而定，就是因?yàn)槠鋺?yīng)用范圍廣泛，并且簡(jiǎn)單易操作，并具有消耗成本低、獲取收益高的特點(diǎn)，因此才逐漸被工業(yè)廠商們所青睞。

4.2.3 大大提高了數(shù)據(jù)處理及共享能力

在應(yīng)用PLC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之前，我國(guó)主要使用矩陣運(yùn)算或函數(shù)運(yùn)算等單一方式的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，因此，在數(shù)據(jù)處理能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及PLC系統(tǒng)帶來(lái)的無(wú)縫轉(zhuǎn)化能力，不僅提高了數(shù)據(jù)傳遞速度，而且擴(kuò)大了數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用范圍。

4.2.4 檢測(cè)的模擬值近乎于實(shí)際值

在很多工廠對(duì)某一項(xiàng)目進(jìn)行建造時(shí)，通常會(huì)使用PLC系統(tǒng)先進(jìn)行模擬測(cè)試，如果測(cè)試值符合此次建造項(xiàng)目的預(yù)定指標(biāo)范圍內(nèi)，那么接下來(lái)會(huì)按計(jì)劃進(jìn)行投產(chǎn)建設(shè)，如果不符，則調(diào)整再試。正因?yàn)镻LC具有很強(qiáng)的過(guò)程控制能力，一般PLC檢測(cè)的模擬數(shù)值會(huì)貼近于實(shí)際產(chǎn)生的數(shù)值，比如所用電壓度、儀表溫度數(shù)值等。而PLC對(duì)于變化程度較高的模擬數(shù)據(jù)感應(yīng)度又較強(qiáng)，因此這也是PLC備受推崇的原因之一。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC技術(shù)運(yùn)用到機(jī)電一體化中，是工業(yè)企業(yè)在計(jì)算機(jī)信息化時(shí)代發(fā)展的必要工具。不僅僅可以提高自身的生產(chǎn)水平，而且可以降低自身的生產(chǎn)成本，從而最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化的理想目標(biāo)。

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