沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用

沖壓機(jī)械通常就是指壓力設(shè)備，根據(jù)壓力產(chǎn)生的機(jī)制不同一般可以分為：沖壓、油壓、液壓等，沖壓機(jī)械通常都是應(yīng)用在大型的設(shè)備中，例如鋼板的壓制和成型等，由于沖壓機(jī)械都是大型的設(shè)備，其單次的工作量都很大，如果沖壓機(jī)械在工作的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失將會(huì)非常巨大，因此在沖壓機(jī)械的設(shè)計(jì)中，設(shè)備的安全可靠應(yīng)該放在首位，尤其是在越來(lái)越重視生產(chǎn)安全、可靠的今天，國(guó)家的相關(guān)部門(mén)也出臺(tái)了一些關(guān)于電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)，而沖壓機(jī)械由于其動(dòng)力的產(chǎn)生需要很大的壓力，如果對(duì)于壓力的控制不好，很容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，在這種背景下，為了提高沖壓機(jī)械設(shè)備的安全性和可靠性，目前沖壓機(jī)械的壓力控制系統(tǒng)大多使用PLC控制動(dòng)力系統(tǒng)，在實(shí)際的沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用，為了最大程度的提高設(shè)備的安全、可靠性，應(yīng)該從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。

1.PLC簡(jiǎn)介

PLC是Programmable Logic Controller的縮寫(xiě)，中文名為可編程邏輯控制器，其內(nèi)部的存儲(chǔ)程序都是可編程的存儲(chǔ)器，用戶在進(jìn)行編程時(shí)，可以選擇定時(shí)、計(jì)數(shù)等多種指令進(jìn)行編程，PLC的輸入和輸出既可以選擇模擬方式，也可以選擇數(shù)字方式，對(duì)于不同類型的設(shè)備有很強(qiáng)的適應(yīng)性，而其靈活的編程方式和穩(wěn)定的工作方式也受到了編程人員的喜愛(ài)，而且隨著工業(yè)水平越來(lái)越高，PLC在工業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，通常一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)都是由電源、中央處理器、存儲(chǔ)器、接口、功能模塊和通信模塊幾個(gè)部分組成，在PLC系統(tǒng)的工作過(guò)程中，通常分成三個(gè)工作階段，首先PLC系統(tǒng)需要對(duì)輸入進(jìn)行采樣，然后根據(jù)用戶編輯好的程序進(jìn)行執(zhí)行，最后輸出運(yùn)行的結(jié)果。

在實(shí)際的PLC應(yīng)用中，由于PLC系統(tǒng)的靈活性，其硬件和軟件都可以隨意的選擇，但是這也造成了一些硬件和軟件組成的系統(tǒng)兼容性不好等問(wèn)題，尤其是隨著科技的發(fā)展，硬件和軟件的生產(chǎn)廠商越來(lái)越多，相關(guān)產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多，不同產(chǎn)品的參數(shù)出入較大，在這種情況下，對(duì)于PLC的組建，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要的不同，針對(duì)性的選擇一些硬件元器件和設(shè)計(jì)軟件，如在沖壓機(jī)械的設(shè)計(jì)中，對(duì)PLC的選擇就需要從硬件和軟件兩方面考慮，硬件方面主要是對(duì)一些組成系統(tǒng)的元器件進(jìn)行選擇，而軟件的設(shè)計(jì)就需要對(duì)輸入、輸出點(diǎn)、通信等問(wèn)題進(jìn)行實(shí)際的考慮，只有通過(guò)這種全方位的考慮，才能最大限度的保證設(shè)計(jì)出的沖壓機(jī)械安全和可靠。

2.沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC硬件的應(yīng)用

2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題

在對(duì)PLC硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)安全的需要，應(yīng)該在控制電路中使用雙重控制，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部不同模塊之間的制約性、連鎖性等要做好，這樣其中一個(gè)模塊在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就可以通過(guò)模塊之間的關(guān)系，很快發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并找到出現(xiàn)問(wèn)題的地方，由于沖壓機(jī)械的電機(jī)功率通常都很大，在實(shí)際的工作中需要較大的電流，而較大的電流會(huì)產(chǎn)生一些干擾的磁場(chǎng)等，對(duì)PLC的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，因此在設(shè)計(jì)PLC時(shí)，應(yīng)該考慮把沖壓機(jī)械的電機(jī)進(jìn)行降噪處理，最大程度上減少由于電機(jī)電流過(guò)大而對(duì)PLC運(yùn)行產(chǎn)生的影響，而且這種較大電流對(duì)PLC運(yùn)行產(chǎn)生影響的同時(shí)，甚至?xí)?duì)整個(gè)局域的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，可能會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。大功率的電機(jī)在運(yùn)行中，在通電和斷電的瞬間很可能會(huì)產(chǎn)生火花，火花產(chǎn)生的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些電磁干擾，如果不加以控制，也會(huì)對(duì)PLC的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

在沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)好以后，如果投入正常的運(yùn)行，應(yīng)該最大程度上保證壓力機(jī)的安全運(yùn)行，尤其是在PLC出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)該確保整個(gè)系統(tǒng)能夠安全的停止運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該針對(duì)壓力機(jī)的安全，設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的安全控制模塊，這個(gè)單獨(dú)的模塊主要是為了防止壓力機(jī)再次落下導(dǎo)致的壓力機(jī)損壞，這個(gè)模塊必須具有硬件控制的功能，可以在沖壓機(jī)械的指定位置，設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)，這個(gè)模塊在具有硬件控制的同時(shí)，還應(yīng)該能夠自行的對(duì)壓力機(jī)的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)壓力機(jī)的工作出現(xiàn)了問(wèn)題，能夠及時(shí)的停止壓力機(jī)運(yùn)行。在設(shè)計(jì)好了壓力機(jī)的急停模塊后，應(yīng)該針對(duì)沖壓機(jī)械運(yùn)行中容易出現(xiàn)的安全事故進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于這種機(jī)械安全事故的發(fā)生有很大的不確定性，定期的對(duì)硬件進(jìn)行檢查不必不可少的，而為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性，可以考慮在系統(tǒng)中增加一些信號(hào)的檢測(cè)措施，如過(guò)載的保護(hù)等，這樣系統(tǒng)在工作時(shí)，就可以自行的對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)了哪部分有問(wèn)題，就可以及時(shí)的切斷電源。

隨著科技的發(fā)展，PLC的人機(jī)交互系統(tǒng)也有了較大的改善，目前使用的PLC人機(jī)交互都開(kāi)始采用觸摸屏，與傳統(tǒng)的顯示器相比，觸摸屏的人機(jī)交互變的更加簡(jiǎn)單，如果想查看機(jī)械某個(gè)位置的信息，直接在屏幕上點(diǎn)擊該位置即可，而不同與傳統(tǒng)的人機(jī)交互中，還需要輸入一些復(fù)雜的指令才能進(jìn)行查看，這種人機(jī)交互的方便，也使得想關(guān)的程序人員能夠最早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，而對(duì)問(wèn)題的調(diào)試也變得更加輕松，由此可見(jiàn)，在沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中，PLC的人機(jī)交互界面的應(yīng)用都是觸摸屏。

2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC型號(hào)的選擇

目前的PLC應(yīng)用中，都是在機(jī)械使用的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)械對(duì)于工作環(huán)境的適應(yīng)性基本都沒(méi)有問(wèn)題，但是由于生產(chǎn)PLC的廠家越來(lái)越多，實(shí)際的使用情況也表明，選擇不同種類的PLC，PLC在工作中對(duì)于抗干擾的能力、運(yùn)行的穩(wěn)定情況等，有較大的區(qū)別，這就需要在硬件設(shè)計(jì)中，如果采用了一些抗干擾較小的PLC，就需要通過(guò)濾波等手段，加強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，但是為了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單和機(jī)械運(yùn)行的可靠，在PLC的選擇時(shí)，應(yīng)該盡量的選擇一些型號(hào)口碑較好，在市場(chǎng)上已經(jīng)存在一段時(shí)間，并且使用效果較好的型號(hào)，而不是選擇一些型號(hào)較新的PLC，而且推出時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品，其自身的問(wèn)題一般都已經(jīng)通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用反應(yīng)出來(lái)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行很好的回避，而新產(chǎn)品由于其缺陷并沒(méi)有被人們發(fā)現(xiàn)，如果選擇了這樣的PLC在系統(tǒng)中，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)在工作的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

隨著PLC應(yīng)用市場(chǎng)越來(lái)越大，PLC的種類已經(jīng)數(shù)不勝數(shù)，在進(jìn)行PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不同種類的PLC通用性很差，因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該注意盡量采用相同的種類的元器件，對(duì)于編程的軟件、通信接口等都應(yīng)該盡量保持一致，這樣不但可以最大程度上保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在使用的過(guò)程中，對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)試等也會(huì)變的比較方便。在對(duì)PLC進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)該注意系統(tǒng)的通信端口應(yīng)該盡量的多留幾個(gè)，尤其是對(duì)于一些高速?zèng)_壓機(jī)械的設(shè)計(jì)中，由于高速的沖壓機(jī)械一般都是幾個(gè)壓力機(jī)組成的系統(tǒng)同步工作，這樣就需要足夠的通信端口來(lái)連接，使得PLC能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行很好的控制。

2.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中相關(guān)元器件的選擇

在PLC的型號(hào)確定了以后，就應(yīng)該對(duì)外圍的一些元器件進(jìn)行選擇，通過(guò)對(duì)實(shí)際的使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，沖壓機(jī)械運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，由于這些相關(guān)元器件造成的，占到了所有問(wèn)題80%以上，由此可見(jiàn)對(duì)于這種相關(guān)元器件選擇的重要性，在相關(guān)元器件的選擇時(shí)，對(duì)于變頻器的選擇要注意，由于很多變頻器在工作的過(guò)程中，會(huì)發(fā)出較大的輻射，這些輻射的產(chǎn)生會(huì)嚴(yán)重的影響到PLC的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致PLC無(wú)法運(yùn)行，因此在變頻器選擇時(shí)，應(yīng)該盡量選擇一些工作時(shí)產(chǎn)生輻射小的。對(duì)于觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等元器件的選擇，應(yīng)該把可靠性放在首位，而不應(yīng)該看重便宜，這樣相關(guān)元器件的選擇會(huì)給整個(gè)沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)的成本帶來(lái)一定的提升，但是系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性得到了提高，而且使用這些可靠性較高的元器件，其使用的壽命和便宜的元器件相比，也會(huì)長(zhǎng)很多，由此可以看出，這種元器件的選擇方式雖然造成了短期成本的提升，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)于設(shè)計(jì)出沖壓機(jī)械日常維護(hù)的費(fèi)用將會(huì)很大程度的降低。

在相關(guān)的元器件選擇完之后，在實(shí)際的硬件電路組成中，還應(yīng)該對(duì)元器件的布局和線路的走向進(jìn)行合理的分配，因?yàn)樵骷碗娋€在通電后，都會(huì)產(chǎn)生一些輻射，選擇好的元器件這種輻射相對(duì)會(huì)小，但是還是存在，如果在元器件的布局時(shí)不加以注意，很容易導(dǎo)致兩個(gè)相鄰的元器件互相干擾，從而導(dǎo)致無(wú)法正常的工作，而電線的走向也非常重要，在電線的布局時(shí)，應(yīng)該根據(jù)維護(hù)的需要，把不同功能、種類的電線盡量分開(kāi)，如果實(shí)在無(wú)法分開(kāi)，也應(yīng)該用不同顏色的電線進(jìn)行區(qū)分，在電線的布局過(guò)程中，應(yīng)該注意強(qiáng)電線的走向，由于電線通電強(qiáng)度大，周圍產(chǎn)生的電磁效應(yīng)也比較大，如果與相關(guān)元器件較近，就容易對(duì)元器件的正常工作造成影響，直接導(dǎo)致系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

3.沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC的軟件應(yīng)用

對(duì)于PLC軟件的設(shè)計(jì)，一般都從三個(gè)方面進(jìn)行考慮，分別是信號(hào)輸入的濾波、輸出的備份、控制壓力機(jī)工作，首先對(duì)于信號(hào)輸入的濾波，主要是為了減少干擾信號(hào)，防止PLC在運(yùn)行過(guò)程中由于干擾信號(hào)造成的故障，目前很多PLC都自帶了對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的設(shè)定，因此在軟件的設(shè)計(jì)中，可以不考慮這點(diǎn)，如果選擇的PLC沒(méi)有自帶濾波設(shè)定，就需要在軟件的設(shè)計(jì)中添加濾波模塊，通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的濾波，可以很大程度上減少由于沖壓機(jī)械壓力機(jī)工作產(chǎn)生的一些干擾信號(hào)使PLC的出現(xiàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)和故障等，而通過(guò)前文的分析可以知道，在壓力機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行的過(guò)程中，都很容易產(chǎn)生干擾信號(hào)，如果不進(jìn)行濾波的控制，那么PLC工作過(guò)程中將會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)安全問(wèn)題。

在PLC實(shí)際的使用過(guò)程中，由于通信端口的電阻負(fù)載很低，如果電流的不穩(wěn)定很容易導(dǎo)致通信端口出現(xiàn)損壞，而無(wú)法繼續(xù)使用，尤其是在一些需要經(jīng)常插拔端口的工作環(huán)境中，這種問(wèn)題的出現(xiàn)更加頻繁，如果在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)了這種端口失效的問(wèn)題，將會(huì)嚴(yán)重的影響生產(chǎn)，而如果在PLC軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，添加了一些指令，用一些空余的端口對(duì)通信端口進(jìn)行備份，那么通信端口在出現(xiàn)問(wèn)題后，就可以直接使用備份的端口進(jìn)行輸出，將會(huì)在很大程度上保證沖壓機(jī)械的正常運(yùn)行。

在沖壓機(jī)械的設(shè)計(jì)中，PLC的主要應(yīng)用就是控制壓力機(jī)的正常運(yùn)行，PLC軟件設(shè)計(jì)中的所有模塊幾乎都是圍繞著保證壓力機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的，但是在沖壓機(jī)械的實(shí)際運(yùn)行中，還是會(huì)遇到一些實(shí)際的問(wèn)題，導(dǎo)致沖壓機(jī)械出現(xiàn)故障，因此在PLC軟件的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)沖壓機(jī)械日常運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，然后在程序中添加相應(yīng)的檢測(cè)模塊，這樣就可以在很大的程度上防止沖壓機(jī)械在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，如為了防止離合器不能失電導(dǎo)致的壓力機(jī)過(guò)沖，程序的設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)時(shí)間的冗余進(jìn)行控制，只有通過(guò)這樣的軟件設(shè)計(jì)，才能保證沖壓機(jī)械日常運(yùn)行的穩(wěn)定、安全。

結(jié)語(yǔ)

PLC由于其系統(tǒng)的構(gòu)成靈活、設(shè)計(jì)和使用方便、對(duì)于工作環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，而在沖壓機(jī)械的設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)幾乎都采用PLC進(jìn)行，通過(guò)實(shí)際的使用效果來(lái)看，PLC能夠在很大程度上保證沖壓機(jī)械運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，但是在沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用，還是容易出現(xiàn)很多問(wèn)題，如干擾信號(hào)的控制、PLC元器件的選擇、PLC軟件的設(shè)計(jì)等，如果出現(xiàn)這些問(wèn)題，將會(huì)直接影響到?jīng)_壓機(jī)械運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，本文就通過(guò)對(duì)沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用中容易出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從硬件和軟件兩個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，相信隨著沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC應(yīng)用技術(shù)的越來(lái)越成熟，PLC元器件的越來(lái)越先進(jìn)，以后沖壓機(jī)械設(shè)計(jì)中PLC應(yīng)用將會(huì)變得更加簡(jiǎn)單，沖壓機(jī)械的運(yùn)行也會(huì)更加的安全、穩(wěn)定。

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