沖壓機械設(shè)計中PLC的應(yīng)用

沖壓機械通常就是指壓力設(shè)備，根據(jù)壓力產(chǎn)生的機制不同一般可以分為：沖壓、油壓、液壓等，沖壓機械通常都是應(yīng)用在大型的設(shè)備中，例如鋼板的壓制和成型等，由于沖壓機械都是大型的設(shè)備，其單次的工作量都很大，如果沖壓機械在工作的過程中出現(xiàn)問題，帶來的經(jīng)濟損失將會非常巨大，因此在沖壓機械的設(shè)計中，設(shè)備的安全可靠應(yīng)該放在首位，尤其是在越來越重視生產(chǎn)安全、可靠的今天，國家的相關(guān)部門也出臺了一些關(guān)于電氣設(shè)備的安全標準，而沖壓機械由于其動力的產(chǎn)生需要很大的壓力，如果對于壓力的控制不好，很容易出現(xiàn)安全問題，在這種背景下，為了提高沖壓機械設(shè)備的安全性和可靠性，目前沖壓機械的壓力控制系統(tǒng)大多使用PLC控制動力系統(tǒng)，在實際的沖壓機械設(shè)計中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方面進行考慮。

1.PLC簡介

PLC是Programmable Logic Controller的縮寫，中文名為可編程邏輯控制器，其內(nèi)部的存儲程序都是可編程的存儲器，用戶在進行編程時，可以選擇定時、計數(shù)等多種指令進行編程，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，對于不同類型的設(shè)備有很強的適應(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，而且隨著工業(yè)水平越來越高，PLC在工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，通常一個完整的PLC系統(tǒng)都是由電源、中央處理器、存儲器、接口、功能模塊和通信模塊幾個部分組成，在PLC系統(tǒng)的工作過程中，通常分成三個工作階段，首先PLC系統(tǒng)需要對輸入進行采樣，然后根據(jù)用戶編輯好的程序進行執(zhí)行，最后輸出運行的結(jié)果。

在實際的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)廠商越來越多，相關(guān)產(chǎn)品的種類也越來越多，不同產(chǎn)品的參數(shù)出入較大，在這種情況下，對于PLC的組建，應(yīng)該根據(jù)實際需要的不同，針對性的選擇一些硬件元器件和設(shè)計軟件，如在沖壓機械的設(shè)計中，對PLC的選擇就需要從硬件和軟件兩方面考慮，硬件方面主要是對一些組成系統(tǒng)的元器件進行選擇，而軟件的設(shè)計就需要對輸入、輸出點、通信等問題進行實際的考慮，只有通過這種全方位的考慮，才能最大限度的保證設(shè)計出的沖壓機械安全和可靠。

2.沖壓機械設(shè)計中PLC硬件的應(yīng)用

2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計中需要注意的問題

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

在沖壓機械設(shè)計好以后，如果投入正常的運行，應(yīng)該最大程度上保證壓力機的安全運行，尤其是在PLC出現(xiàn)故障時，應(yīng)該確保整個系統(tǒng)能夠安全的停止運行，因此在設(shè)計時，應(yīng)該針對壓力機的安全，設(shè)計一個單獨的安全控制模塊，這個單獨的模塊主要是為了防止壓力機再次落下導致的壓力機損壞，這個模塊必須具有硬件控制的功能，可以在沖壓機械的指定位置，設(shè)置一個開關(guān)，這個模塊在具有硬件控制的同時，還應(yīng)該能夠自行的對壓力機的工作狀況進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)壓力機的工作出現(xiàn)了問題，能夠及時的停止壓力機運行。在設(shè)計好了壓力機的急停模塊后，應(yīng)該針對沖壓機械運行中容易出現(xiàn)的安全事故進行設(shè)計，由于這種機械安全事故的發(fā)生有很大的不確定性，定期的對硬件進行檢查不必不可少的，而為了進一步提高系統(tǒng)的安全性，可以考慮在系統(tǒng)中增加一些信號的檢測措施，如過載的保護等，這樣系統(tǒng)在工作時，就可以自行的對機械進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)了哪部分有問題，就可以及時的切斷電源。

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

2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計PLC型號的選擇

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

隨著PLC應(yīng)用市場越來越大，PLC的種類已經(jīng)數(shù)不勝數(shù)，在進行PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計時，不同種類的PLC通用性很差，因此在實際的設(shè)計過程中，應(yīng)該注意盡量采用相同的種類的元器件，對于編程的軟件、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，在使用的過程中，對于系統(tǒng)的調(diào)試等也會變的比較方便。在對PLC進行選型時，應(yīng)該注意系統(tǒng)的通信端口應(yīng)該盡量的多留幾個，尤其是對于一些高速沖壓機械的設(shè)計中，由于高速的沖壓機械一般都是幾個壓力機組成的系統(tǒng)同步工作，這樣就需要足夠的通信端口來連接，使得PLC能夠?qū)υO(shè)備的運行進行很好的控制。

2.3硬件系統(tǒng)設(shè)計中相關(guān)元器件的選擇

在PLC的型號確定了以后，就應(yīng)該對外圍的一些元器件進行選擇，通過對實際的使用情況進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，沖壓機械運行中出現(xiàn)的問題，由于這些相關(guān)元器件造成的，占到了所有問題80%以上，由此可見對于這種相關(guān)元器件選擇的重要性，在相關(guān)元器件的選擇時，對于變頻器的選擇要注意，由于很多變頻器在工作的過程中，會發(fā)出較大的輻射，這些輻射的產(chǎn)生會嚴重的影響到PLC的正常運行，嚴重時甚至會導致PLC無法運行，因此在變頻器選擇時，應(yīng)該盡量選擇一些工作時產(chǎn)生輻射小的。對于觸點開關(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)元器件的選擇會給整個沖壓機械設(shè)計的成本帶來一定的提升，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，也會長很多，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，但是從長遠來看，對于設(shè)計出沖壓機械日常維護的費用將會很大程度的降低。

在相關(guān)的元器件選擇完之后，在實際的硬件電路組成中，還應(yīng)該對元器件的布局和線路的走向進行合理的分配，因為元器件和電線在通電后，都會產(chǎn)生一些輻射，選擇好的元器件這種輻射相對會小，但是還是存在，如果在元器件的布局時不加以注意，很容易導致兩個相鄰的元器件互相干擾，從而導致無法正常的工作，而電線的走向也非常重要，在電線的布局時，應(yīng)該根據(jù)維護的需要，把不同功能、種類的電線盡量分開，如果實在無法分開，也應(yīng)該用不同顏色的電線進行區(qū)分，在電線的布局過程中，應(yīng)該注意強電線的走向，由于電線通電強度大，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，就容易對元器件的正常工作造成影響，直接導致系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

3.沖壓機械設(shè)計中PLC的軟件應(yīng)用

對于PLC軟件的設(shè)計，一般都從三個方面進行考慮，分別是信號輸入的濾波、輸出的備份、控制壓力機工作，首先對于信號輸入的濾波，主要是為了減少干擾信號，防止PLC在運行過程中由于干擾信號造成的故障，目前很多PLC都自帶了對輸入信號進行濾波的設(shè)定，因此在軟件的設(shè)計中，可以不考慮這點，如果選擇的PLC沒有自帶濾波設(shè)定，就需要在軟件的設(shè)計中添加濾波模塊，通過對輸入信號的濾波，可以很大程度上減少由于沖壓機械壓力機工作產(chǎn)生的一些干擾信號使PLC的出現(xiàn)錯誤的檢測和故障等，而通過前文的分析可以知道，在壓力機的啟動、停止和運行的過程中，都很容易產(chǎn)生干擾信號，如果不進行濾波的控制，那么PLC工作過程中將會經(jīng)常出現(xiàn)安全問題。

在PLC實際的使用過程中，由于通信端口的電阻負載很低，如果電流的不穩(wěn)定很容易導致通信端口出現(xiàn)損壞，而無法繼續(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，這種問題的出現(xiàn)更加頻繁，如果在實際的生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了這種端口失效的問題，將會嚴重的影響生產(chǎn)，而如果在PLC軟件設(shè)計過程中，添加了一些指令，用一些空余的端口對通信端口進行備份，那么通信端口在出現(xiàn)問題后，就可以直接使用備份的端口進行輸出，將會在很大程度上保證沖壓機械的正常運行。

在沖壓機械的設(shè)計中，PLC的主要應(yīng)用就是控制壓力機的正常運行，PLC軟件設(shè)計中的所有模塊幾乎都是圍繞著保證壓力機安全、穩(wěn)定運行的，但是在沖壓機械的實際運行中，還是會遇到一些實際的問題，導致沖壓機械出現(xiàn)故障，因此在PLC軟件的設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)該根據(jù)實際的經(jīng)驗，對沖壓機械日常運行過程中容易出現(xiàn)的問題進行總結(jié)，然后在程序中添加相應(yīng)的檢測模塊，這樣就可以在很大的程度上防止沖壓機械在運行中出現(xiàn)故障，如為了防止離合器不能失電導致的壓力機過沖，程序的設(shè)計人員就應(yīng)該在設(shè)計時，對時間的冗余進行控制，只有通過這樣的軟件設(shè)計，才能保證沖壓機械日常運行的穩(wěn)定、安全。

結(jié)語

PLC由于其系統(tǒng)的構(gòu)成靈活、設(shè)計和使用方便、對于工作環(huán)境的適應(yīng)能力強等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的范圍越來越廣，而在沖壓機械的設(shè)計中，控制系統(tǒng)幾乎都采用PLC進行，通過實際的使用效果來看，PLC能夠在很大程度上保證沖壓機械運行的安全和穩(wěn)定，但是在沖壓機械設(shè)計中PLC的應(yīng)用，還是容易出現(xiàn)很多問題，如干擾信號的控制、PLC元器件的選擇、PLC軟件的設(shè)計等，如果出現(xiàn)這些問題，將會直接影響到?jīng)_壓機械運行的安全性和穩(wěn)定性，本文就通過對沖壓機械設(shè)計PLC應(yīng)用中容易出現(xiàn)的一些問題進行分析，通過結(jié)合實際的設(shè)計經(jīng)驗，從硬件和軟件兩個方面對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，相信隨著沖壓機械設(shè)計中PLC應(yīng)用技術(shù)的越來越成熟，PLC元器件的越來越先進，以后沖壓機械設(shè)計中PLC應(yīng)用將會變得更加簡單，沖壓機械的運行也會更加的安全、穩(wěn)定。

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