试析机电一体化生产系统中PLC的应用

【摘 要】机电一体化技术是指结合应用机械技术和电子技术于一体.随着计算机科技的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术越来越完善,应用范围越来越广.PLC采用的是计算机系统结构,是一种专用工业控制微机系统.本文首先对PLC和机电一体化生产系统进行分析介绍,在此基础上进一步分析机电一体化生产系统中PLC的应用.

【关 键 词】机电一体化系统PLC应用

一、引言

近年来,机电一体化技术得到迅猛发展,在各个行业都得到广泛地应用.随着微电子技术的引入,为传统的机械工业注入了新的活力,无论是在功能还是性能、制造技术上都将传统的机械电器提高到了崭新的水平,为社会带来了巨大的经济效益和社会效益.

二、理论概述

(一)机电一体化的发展趋势与要素、原则

机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果.它指的是在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称.机电一体化已经成为了一门有着自身体系的新型学科,它不是机械技术、微电子技术以及其他新技术的简单组合,而是上述技术的有机融合.同时,这也是机电一体化和机械电气化的根本区别.

机电一体化的发展趋势为：（1）系统化.其一个特点是网络化趋势,另一个特点是系统更加灵活,能够进行任意的裁剪与重组,结构更加开放和模块化.（2）自律分配系统化.未来的机电一体化产品既能明显增强系统适应能力,又不会因为某一子系统出现故障而对整个系统造成影响.（3）人工智能化.“智能化”是指机器行为,指在控制理论的基础上,加入例如运筹学、计算机科学、心理学、生理学、力学、人工智能等新方法使它具有判断推理、逻辑思维能力.（4）绿色化.产品更加环保是世界发展趋势.（5）全息系统化.这个趋势是指产品的智能化越来越高,系统层次由简单的“自上而下、自左而右”演变为复杂的双向甚至多项联系.（6）微型机电化.微机电一体化的产品加工采用超精密技术（包括光刻技术、蚀刻技术）,其产品的特点是体积小、耗能少、运动灵活等,尤其适用于生物医疗、军事、信息等领域,具有绝对优势.

2.机电一体化的五大组成要素：结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、职能组成要素.五大要素有机结合共同构成了机电一体化.机电一体化的四大原则：（1）接口耦合.接口耦合能将两个信息模式不同但需要进行信息交换、传递的环节连接起来.（2）能量转换.能量转换包括执行器、驱动器等最优转换方法以及原理.（3）信息控制.（4）运动传递.

(二)PLC的定义、特点、构成、功能与应用

1.PLC是一种电子装置,它是专门为在工业环境下应用设计的,它采用可以编程的存储器,用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数等操作指令,并能通过数字式或者模拟式的输入和输出控制各种类型的机械生产、生产过程.

2.PLC有以下特点：（1）可靠性高、抗干扰能力强.（2）配套齐全,功能完善,适用性强.（3）便于操作与学习.（4）系统的设计、建造工作量小,便于改造、维护方便.（5）体积小,重量轻；耗能低,环保.

3.PLC的基本构成：PLC的基本组成包括处理器（CPU）、存储器（系统程序储存器、用户程序储存器、数据储存器）、接口（输入接口、输出接口、外部设备接口扩展接口等其他接口）、外部设备编程器、电源模块

4.PLC的功能与应用：（1）顺序控制.PLC在顺序控制领域的应用范围最广,它改变了传统的继电器顺序控制,提高了生产效率,扩大了经济利益.（2）程序控制.（3）通信联网.（4）数据处理.PLC能构成监控系统,进行数据采集和处理以控制生产过程.（5）显示打印.PLC与显示终端和打印等设备连接时,可以实现显示打印的功能.

三、PLC在机电一体化生产系统中的应用

（一）运动控制.PLC可以对直线运动或圆周运动进行有效控制,同时它又具备可靠性高、稳定性强、抗干扰能力强等优点,因此将PLC引入磁选机中能有效确保设备安全高效稳定运行,有利于提高产品生产效率,降低能源消耗.

（二）数据处理.PLC和CNC（机械加工中的数字）、计算机数控组成一体,从而实现数字控制.将PLC和CNC控制功能连在一起可以实现PLC和CNC设备间的数据传送,由用户独立编程.

（三）过程控制.模拟量通常指电压、电流、压力、温度等物理量,这些量都是连续变化着的.实施控制的最主要目的是确保系统根据一定的要求开展工作,这就要求相关模拟量生成所需的开关量或模拟量并且输出.

（四）开关逻辑量控制.PLC在机电一体化生产系统中最广泛的应用即为开关逻辑量控制.在这一领域中,PLC替代了继电器控制系统.多用于电镀生产线控制、化工领域、机械设备的逻辑控制等.

四、结语

由本文的论述可见,机电一体化是社会生产力发展到一定程度的必然产物.随着现代化信息技术的不断进步,机电一体化将融合更多的学科新技术（集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科交叉综合）,生产出更多的功能更好、性能更强的新产品.主要发展方向包括智能化、模块化、网络化、微型化、系统化.当然,机电发展并不是孤立的,与之相关的技术还有很多,随着科学技术的发展,这些技术的关联将日渐明晰.PLC未来的发展趋势包括：高速度、大容量、超大型或超小型、智能化程度增高,加强通信能力、编程语言多样化等等.

机电一体化在机械制造业中将有极大的发展空间,更好的利用PLC在机电一体化生产系统中的应用能最大限度的产生经济效益和社会效益.