在目前的機械電氣控制系統(tǒng)中，起到主導(dǎo)地位的是PLC控制技術(shù)，同時這種技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括航空、化工、礦業(yè)、汽車等。在國產(chǎn)的液壓淬火機床中多數(shù)采用的是繼電器控制的方式，這種系統(tǒng)的線路繁雜、維修率高，且功能性遠低于PLC控制技術(shù)，所以逐漸地被新型的PLC技術(shù)取代，這樣不僅能夠完善在淬火機床中的技術(shù)，還能創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。

1 PLC控制技術(shù)特點

　　PLC具有典型的計算機機構(gòu)，在工業(yè)控制上屬于專用的計算機，是取代繼電器控制系統(tǒng)的一種數(shù)字化電子系統(tǒng)。具有以下幾個顯著的特點。

　　1.1 可靠性高、抗干擾能力強

　　PLC的主機中，輸入與輸出電源之間是沒有聯(lián)系，采用的是光電隔離的方式，所以在運作上是很獨立的。在這個系統(tǒng)中是運用循環(huán)掃描的工作方式，同時在CPU的保障上采取了對內(nèi)部電路的檢測，所以不會出現(xiàn)任何問題。在電氣器件的選擇上都有嚴(yán)格的把關(guān),生產(chǎn)工藝流程規(guī)范化，同時各模塊都有屏蔽措施，防止輻射對元件造成的損害，使電子器件的質(zhì)量提升，所以PLC控制技術(shù)顯得更加的穩(wěn)定。如果器件在運行中出現(xiàn)了問題，該系統(tǒng)就會在PLC技術(shù)下自動報警，然后通過軟件可以進行故障的診斷，提升了PLC在工作中的可靠性以及安全性。

　　1.2 I/O模塊豐富

　　PLC對于不同的工作環(huán)境會有不同的I/O模塊以及相應(yīng)的設(shè)備，在這種系統(tǒng)中安裝了人機對話的接口模塊，可以提高操作性能，使操作更簡單便捷。在工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中為了使通訊更暢通，設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)的接口模塊，這些不同類別的I/O模塊，為PLC的應(yīng)用提供了很大得方便。在輸入接口要注意隔離的防護，為了避免輸入端的電磁干擾或者輻射干擾等現(xiàn)象的發(fā)生，一般采用的是光電耦合器作為電流的輸入端。在解決觸電振動的問題一般采用RC濾波器可以有效地防止這種誤動作的產(chǎn)生。在PLC輸出接口包括繼電器輸出、晶體管輸出以及晶閘管輸出3種模式。在每一種線路上都采取了相應(yīng)的隔離措施，保證系統(tǒng)的正常運行。

　　1.3 體積小、能耗低、安裝方便

　　在連接設(shè)備的時候，由于PLC模塊體積很小，而且又很輕，所以特別容易安裝，在連接器件的時候操作方便，是機電一體化中的重要控制組成。在PLC的控制系統(tǒng)建立上所消耗的時間并不是很長，而且在PLC的操作界面上能夠簡單明了指示給用戶，給使用者的操作上帶來很大的便捷。同時在PLC系統(tǒng)中每個模塊都安裝了故障檢測系統(tǒng)，通過監(jiān)視器可以準(zhǔn)確地判斷故障的位置。如果在PLC上的模塊中存在問題的時候，可以利用其他的模塊代替發(fā)生障礙的模塊繼續(xù)工作，能夠使系統(tǒng)快速地恢復(fù)正常，不影響系統(tǒng)的整體運行。

　　1.4 程序編制簡單

　　PLC的接線方式為梯形圖語言，這種方式與繼電器原理相類似。比較突出的特點就是使用者可以直觀地看出程序的內(nèi)容，就算對于不是專業(yè)的編程人員也能夠輕而易舉的掌握。這種技術(shù)在工廠企業(yè)中，可以簡化操作過程，對程序中可以隨時地進行修改。在PLC技術(shù)中具有很高的靈活性、開放性以及經(jīng)濟性，在使用中能夠簡化系統(tǒng)的構(gòu)造，能夠把控制、人機等各種應(yīng)用聯(lián)系在一起，共同有一個服務(wù)平臺來操控，操作簡單，易學(xué)易用。但是在運行中還是會存在一定的問題，比如最主要的就是在PC操作系統(tǒng)上才能夠?qū)崿F(xiàn)PLC技術(shù)，有一定的局限性，實時性不強。所以需要改變運行環(huán)境或者執(zhí)行算法等方式進行解決。

　　1.5 設(shè)備完善且功能性強

　　在PLC的規(guī)模研制中開發(fā)出不同系列的產(chǎn)品，在不同的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。在電子模塊化的基礎(chǔ)上，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)就非常的容易，而且PLC對外界的因素的敏感度不是很高，所以具有較好的適應(yīng)性。在各種干擾、輻射甚至瞬間斷電的情況下都能夠繼續(xù)工作，所以能夠適用于條件非常差的工作環(huán)境。在PLC的功能實現(xiàn)上包括邏輯運算、計時、順序等。其中還包括對數(shù)字和模擬量的輸入和輸出，還能夠?qū)崿F(xiàn)自檢、紀(jì)錄等功能。這種強有力的設(shè)備可以在一條生產(chǎn)線上實現(xiàn)一臺生產(chǎn)機械，同時操控這個生產(chǎn)過程。

2 液壓淬火機床的構(gòu)成以及工作原理

　　在液壓淬火機床的組成上包括3大部分。

　?。?）液壓夾緊成型。在整個系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)起主導(dǎo)地位，在整個液壓夾緊的過程中主要是由夾緊油缸以及升降油缸來完成的，可以對加熱后的板簧進行成型。

?。?）電氣控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的組成包括主電路和輔助電路的控制系統(tǒng)。在主電路的操控下可以實現(xiàn)對交流接觸器的調(diào)控，輔助電路能夠?qū)χ虚g繼電器以及時間繼電器的調(diào)控，使液壓系統(tǒng)穩(wěn)定的運行。在這種系統(tǒng)的控制下可以對油缸以及液壓油泵進行調(diào)節(jié)，在運行中實現(xiàn)淬火工作地不斷循環(huán)。

　　（3）機座。設(shè)備的底架部位，能夠?qū)崿F(xiàn)對機床中的設(shè)備使用或者安裝。

　　在淬火機床的工作原理上主要分為兩種形式的操作，有不同的要求:一種是手動控制，在這種狀態(tài)下要對油缸的閥門進行調(diào)整，同時對擺動油缸也要進行相應(yīng)的前、后擺動的控制。最后要將升降油門的升降等進行6個步驟的操作，實現(xiàn)淬火機床在運行前各參數(shù)的校正；另一種是自動控制。在這種狀態(tài)下，只需將加熱好的板簧放在淬火機床的相應(yīng)位置，按下夾緊的控制開關(guān)，就可以實現(xiàn)淬火機床的全自動的工作運行模式，完成整個淬火過程，待加工結(jié)束后，淬火機床回到原點成待機狀態(tài)。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

　　在液壓淬火機床的原電氣控制系統(tǒng)中，主要通過行程開關(guān)對油缸的動作進行控制，繼電器控制系統(tǒng)中電磁閥的動作。所以整個系統(tǒng)的控制比較繁瑣，運行效率低下。而PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動以及自動狀態(tài)下的時序邏輯控制，具有簡單易學(xué)、操作便捷、方便掌握等特點，在整個設(shè)計的過程中所消耗的時間短，而且運行安全、平穩(wěn)。為了提升淬火機床的工作效率，對其性能進行了分析研究，決定采用Fxon-40MR的可編程序代替原有的繼電器控制系統(tǒng)。

　　3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　Fxon-40MR系列的可編程序具有很高的靈活性，整個設(shè)備的體積很小，特別是機殼外形的尺寸。EEP原ROM的存儲器中能夠最大存儲200多步的運行程序，使系統(tǒng)有很強的功能性。在淬火機床上的整體構(gòu)造上并不是很復(fù)雜，所以一些外圍的開關(guān)控制也能用PLC技術(shù)進行代替。同時在單臺的淬火機床上的輸入點數(shù)很少，要準(zhǔn)備一些預(yù)備的控制點數(shù)便于維修。

　　3.2 輸入、輸出模塊的選擇

　　輸入模塊可以將外界的信號檢測完后，直接轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的電平信號。在電路的形式上可以分為兩種，一種是匯點輸入式，另一種是分隔輸入式。在輸入模式的選擇上要根據(jù)輸入信號電壓的大小以及信號的傳輸距離。如果距離過長應(yīng)該采用必要的管理方式，還要正確的選取供電方式等問題。在輸出模塊中由PLC將內(nèi)部的信號經(jīng)過系統(tǒng)的處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橥饨绲目刂菩盘?，通過這種信號的轉(zhuǎn)換可以驅(qū)動外部負載的運行。在輸入和輸出的模塊中的接口，按照模塊信號性質(zhì)的不同，可以分為數(shù)字量和模擬量兩種模塊類型。數(shù)字量的輸入模塊的適應(yīng)類型不較多，交流的有110 V、220 V，直流的有12 V、24 V、48 V等幾種形式。在數(shù)字量模式的選擇時要注意一下幾點。

　?。?）選擇工作電壓等級。電壓等級的選擇主要是根據(jù)模塊之間的距離進行判斷的。如果模塊之間的距離很遠，就要選擇高電壓等級的模塊，才可以保證系統(tǒng)的可靠性能，這樣可以避免在信號減弱之后產(chǎn)生的誤差。如果模塊之間的距離較近，就可以選擇一些低電壓的模塊，比如5 V、12 V、24 V等。

　?。?）模塊密度的選擇。模塊密度的選擇主要是根據(jù)輸入信號的密集程度以及時間來決定的。，在輸入信號比較集中的地方可以用一塊或者幾塊模板，這樣可以在系統(tǒng)的安裝上方便電纜和系統(tǒng)的調(diào)試。在密度輸入比較密集的地方，控制點數(shù)的接通的選擇上要根據(jù)工作的輸入電壓以及環(huán)境溫度來決定，但是要注意在同時接通點數(shù)的總數(shù)上不能超過模塊總數(shù)的60%以上，這樣才能夠保證輸入和輸出點的承受能力在規(guī)定的范圍內(nèi)。

　?。?）門檻電平。在系統(tǒng)的正常運行下還要提升其可靠性能，所以對于門檻電平的大小要特別的注意。門檻電平就是指在接通電平與斷開電平之間的差值，如果差值越大，門檻電平就越大，在系統(tǒng)運行中能夠起到抗干擾的作用，同時能夠使信號的傳輸距離提升。

　　（4）輸入端漏電流的控制。在PLC進行系統(tǒng)的連接時，會存在不同程度的漏電流，這些漏電流如果不及時處理就會造成安全事故的發(fā)生，在輸入端如果連接電纜和雙絞線的電容易出現(xiàn)交流漏電的現(xiàn)象；在LED指示的開關(guān)上如果操作不當(dāng)也會產(chǎn)生較大的漏電流。這些漏電流會集中的流向輸入點，給輸入端造成電流的干擾。在這種形式下一般采用適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙葸M行并聯(lián)連接的方式進行解決，起到降低系統(tǒng)中輸入的總阻抗的作用。

　　3.3 軟件的總體設(shè)計

　　從圖1可知，在淬火機床中仍然采用手動控制的方式進行6個按鈕的調(diào)控，同時有PLC輸出信號對雙向電磁閥進行控制。在淬火機床的自動控制中，由于在液壓機床進行加工中，板簧的性質(zhì)、厚度以及大小都有明顯的區(qū)分，所以要對不同的板簧選取適當(dāng)?shù)拇慊饡r間，才能夠起到淬火的目的。在板簧的加工中，可以隨著板簧產(chǎn)品的變更調(diào)整淬火時間，在目前一般采用的是ST3型時間繼電器進行時間的調(diào)整，通過這種設(shè)備可以調(diào)控淬火時間，同時只保留了油缸的下降限制的開關(guān)，其他的限制開關(guān)全部取消，其中各油缸由PLC內(nèi)部的時間繼電器進行控制，這種形式可以減少PLC的控制點數(shù)，在整體的輸入端簡化了操作方式。

圖1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

4 小結(jié)

　　在用PLC控制技術(shù)代替繼電器的使用之后，在沒有系統(tǒng)故障發(fā)生的情況下，可以將整體的運行工作時間提升將近200個工作日。在系統(tǒng)的維修中也只是針對于機械裝置和液壓驅(qū)動的部分，所以維修的費用降低了很多。所以PLC控制技術(shù)在淬火機床上的應(yīng)用不僅技術(shù)上是成功的，而且?guī)砹烁嗟慕?jīng)濟效益。因此，PLC控制技術(shù)在液壓淬火機床上具有很高的應(yīng)用價值和廣闊的前景。