基于PLC的机加工控制系统的技术研究
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作者: 汪波
摘要：目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器控制、微机控制和PLC控制三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统及微机控制系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点，因此，已成为国内外机加工控制对象的首选控制方案。本文正是针对这一课题，选择PLC控制系统作为机加工控制对象的控制方案，这对提升机加工控制对象的整体技术性能可以起到良好的作用。
关键字：PLC 自动化 电气控制
一、基于PLC的机加工控制系统的技术现状及存在问题
目前，基于PLC的机加工控制系统主要有以单片机为核心组成的控制系统和以可编程序控制器(PLC)为核心组成的控制系统两种。而由继电接触器组成的控制系统因其技术性能指标较差，早己在机加工控制对象上停止使用了。
单片机控制系统的特点是成本低，程序可更改。但它需要设计和制作输入、输出接口电路、人机界面和印刷电路板，设计制作工作量大，周期长。且单片机控制系统抗扰能力较差，给调试和操作带来便。
可编程控制器(PLC)是在电子技术、计算机技术等基础上发展起来的一种先进的自动控制设备。它具有可靠性高，抗扰能力强，编程简单，设计周期短，安装、接线、调试工作量小，使用维护方便，具有很高的灵活性、适应性及很强的信息处理能力和多功能、体积小、重量轻的优点。
因此，PLC控制系统具有继电器控制系统和单片机控制系统无法比拟的优点，它的综合技术性能最好，因而它已成为包括机加工控制对象在内的绝大多数机械设备首选的控制系统。
目前，虽然机加工控制对象已普遍采用PLC控制。但由于每个企业的机加工控制对象的工艺流程都不尽相同，无法为其从市场上买到一个完全符合本厂工艺流程要求的PLC控制系统。所以，必须依靠各企业自己的技术力量开发研制出符合自身要求的PLC控制系统。
从本课题机加工控制对象的工艺流程来看，其控制系统属于顺序控制系统。如何使控制系统满足机加工控制对象的工艺流程要求、故障保护要求、信号显示要求等，是本课题所必须解决问题。此外，本课题所研制的控制系统还应力图做到稳定、可靠、技术性能指标先进、操作灵活方便。
二、机加工控制技术的发展动态和发展趋势
近年来，己出现了具有人性化的人机交换界面―触摸屏，这样，一方面通过触摸屏中的模拟动画显示，可以更方便地、详细地知道机加工控制对象的每道加工工序的全过程。另一方面只要用手指轻松地触摸一下触摸屏中的某个按钮，就可以向控制对象发出一道控制指令。并且工程技术人员也不需再为控制系统设计、加工、安装、接线、调试操作面板了。以后在进行技术改造时也不需要重装操作面板，只要对触摸屏中的模拟动画程序进行修改即可。这样就可大大减少用于操作面板的设计、制作、改造所花费的资金、时间和精力。因此，在控制系统中用触摸屏来作为人机交换界面将是基于PLC的机加工控制系统的一个发展趋势。
此外，目前的PLC都是硬件的，其缺点是价格高，其产品一旦出厂，其功能就被完全固定下来了，即它的功能不具备扩充性，当需要对控制系统的功能进行扩充时，则控制系统中原有的硬PLC将很有可能不再适用，因此不得不予以报废，而去重新购置一台新的功能更强大的PLC。这样，就造成了很大的浪费，增大了控制系统升级、改造所需的费用，并且还要为其重新安装、接线，这又势必会增大升级、改造所需的时间和精力。如果能通过软件的方式，在电脑中虚拟出一个软PLC来，使得虚拟的软PLC具备除输入\输出接口功能以外的硬PLC的全部功能，那么控制系统的开发研制和升级、改造所需的费用、时间和精力都将大大减少。
现在，各厂家的PLC编程语言都是各自为政，各搞一套，不同厂一家的编程语言不具有通用性。这不仅增大了各厂家开发PLC编程语言的费用和精力，而且给用户使用这样的编程语言带来了很大的麻烦。用户每购置一种新厂家的PLC设备，就要从头学习一遍该厂家的编程语言，这就增加了用户学习新语言的培训费和时间、精力。由于编程语言不具有通用性，因此，为某一厂家生产的PLC所编写的应用程序，就不能在另一厂家生产的PLC上使用。如果各PLC厂家能够相互协商，开发出一种统一的编程语言，那将不仅可极大地减少各厂家开发编程语言的费用和精力，而且可减少用户学习多种编程语言所需的培训费和时间精力，且给用户使用各厂家生产的PLC带来很大的方便。
其次，各厂家的PLC硬件也不是按照一个统一的标准研制出来的，这样在用PLC组网时，不同厂家的PLC之间就无法交换信息，即使能够相互交换信息也要为此做出很大的投资，不便于甚至无法对分散在各处的PLC进行集中管理和协调运行，从而无法形成大规模的自动化控制系统，因此各厂家按照同一标准生产PLC。使各厂家的PLC产品具有通用性，将是今后需要努力解决的又一重要课题。
近年来，通过网络将计算机和PLC组成一个集散控制系统，以对各个PLC进行集中管理，对各个生产过程进行分散控制。这种控制方式便于形成统一的，协调一致的大规模自动化生产的管理、调度和监控系统，己显示出无比的优越性，因此，是自动化技术的一个发展方向。
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