在目前的機(jī)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(shí)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(jī)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(yuǎn)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(jī)床中的技術(shù)，還能創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1 PLC控制技術(shù)特點(diǎn)

　　PLC具有典型的計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)，在工業(yè)控制上屬于專用的計(jì)算機(jī)，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(gè)顯著的特點(diǎn)。

　　1.1 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

　　PLC的主機(jī)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(yùn)作上是很獨(dú)立的。在這個(gè)系統(tǒng)中是運(yùn)用循環(huán)掃描的工作方式，同時(shí)在CPU的保障上采取了對內(nèi)部電路的檢測，所以不會(huì)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(shí)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(yùn)行中出現(xiàn)了問題，該系統(tǒng)就會(huì)在PLC技術(shù)下自動(dòng)報(bào)警，然后通過軟件可以進(jìn)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(huì)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(jī)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(hù)，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(dòng)的問題一般采用RC濾波器可以有效地防止這種誤動(dòng)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(yùn)行。

　　1.3 體積小、能耗低、安裝方便

　　在連接設(shè)備的時(shí)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(shí)候操作方便，是機(jī)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(shí)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(shí)在PLC系統(tǒng)中每個(gè)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(shí)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(yùn)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(diǎn)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(shí)地進(jìn)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(jì)性，在使用中能夠簡化系統(tǒng)的構(gòu)造，能夠把控制、人機(jī)等各種應(yīng)用聯(lián)系在一起，共同有一個(gè)服務(wù)平臺(tái)來操控，操作簡單，易學(xué)易用。但是在運(yùn)行中還是會(huì)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(shí)時(shí)性不強(qiáng)。所以需要改變運(yùn)行環(huán)境或者執(zhí)行算法等方式進(jìn)行解決。

　　1.5 設(shè)備完善且功能性強(qiáng)

　　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(jià)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(shí)現(xiàn)上包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、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(qiáng)有力的設(shè)備可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，同時(shí)操控這個(gè)生產(chǎn)過程。

2 液壓淬火機(jī)床的構(gòu)成以及工作原理

　　在液壓淬火機(jī)床的組成上包括3大部分。

　　（1）液壓夾緊成型。在整個(gè)系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)起主導(dǎo)地位，在整個(gè)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(jìn)行成型。

　（2）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(shí)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(shí)間繼電器的調(diào)控，使液壓系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。在這種系統(tǒng)的控制下可以對油缸以及液壓油泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)淬火工作地不斷循環(huán)。

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

　　在淬火機(jī)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(dòng)控制，在這種狀態(tài)下要對油缸的閥門進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)對擺動(dòng)油缸也要進(jìn)行相應(yīng)的前、后擺動(dòng)的控制。最后要將升降油門的升降等進(jìn)行6個(gè)步驟的操作，實(shí)現(xiàn)淬火機(jī)床在運(yùn)行前各參數(shù)的校正；另一種是自動(dòng)控制。在這種狀態(tài)下，只需將加熱好的板簧放在淬火機(jī)床的相應(yīng)位置，按下夾緊的控制開關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)淬火機(jī)床的全自動(dòng)的工作運(yùn)行模式，完成整個(gè)淬火過程，待加工結(jié)束后，淬火機(jī)床回到原點(diǎn)成待機(jī)狀態(tài)。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在液壓淬火機(jī)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(dòng)作進(jìn)行控制，繼電器控制系統(tǒng)中電磁閥的動(dòng)作。所以整個(gè)系統(tǒng)的控制比較繁瑣，運(yùn)行效率低下。而PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)以及自動(dòng)狀態(tài)下的時(shí)序邏輯控制，具有簡單易學(xué)、操作便捷、方便掌握等特點(diǎn)，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中所消耗的時(shí)間短，而且運(yùn)行安全、平穩(wěn)。為了提升淬火機(jī)床的工作效率，對其性能進(jìn)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(jì)

　　Fxon-40MR系列的可編程序具有很高的靈活性，整個(gè)設(shè)備的體積很小，特別是機(jī)殼外形的尺寸。EEP原ROM的存儲(chǔ)器中能夠最大存儲(chǔ)200多步的運(yùn)行程序，使系統(tǒng)有很強(qiáng)的功能性。在淬火機(jī)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(jìn)行代替。同時(shí)在單臺(tái)的淬火機(jī)床上的輸入點(diǎn)數(shù)很少，要準(zhǔn)備一些預(yù)備的控制點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)外部負(fù)載的運(yùn)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(shí)要注意一下幾點(diǎn)。

　?。?）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(jìn)行判斷的。如果模塊之間的距離很遠(yuǎn)，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(shí)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(diǎn)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(shí)接通點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)行中能夠起到抗干擾的作用，同時(shí)能夠使信號的傳輸距離提升。

　?。?）輸入端漏電流的控制。在PLC進(jìn)行系統(tǒng)的連接時(shí)，會(huì)存在不同程度的漏電流，這些漏電流如果不及時(shí)處理就會(huì)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(huì)產(chǎn)生較大的漏電流。這些漏電流會(huì)集中的流向輸入點(diǎn)，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(jìn)行并聯(lián)連接的方式進(jìn)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(jì)

　　從圖1可知，在淬火機(jī)床中仍然采用手動(dòng)控制的方式進(jìn)行6個(gè)按鈕的調(diào)控，同時(shí)有PLC輸出信號對雙向電磁閥進(jìn)行控制。在淬火機(jī)床的自動(dòng)控制中，由于在液壓機(jī)床進(jìn)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(shí)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(shí)間，在目前一般采用的是ST3型時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，通過這種設(shè)備可以調(diào)控淬火時(shí)間，同時(shí)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(shí)間繼電器進(jìn)行控制，這種形式可以減少PLC的控制點(diǎn)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(yùn)行工作時(shí)間提升將近200個(gè)工作日。在系統(tǒng)的維修中也只是針對于機(jī)械裝置和液壓驅(qū)動(dòng)的部分，所以維修的費(fèi)用降低了很多。所以PLC控制技術(shù)在淬火機(jī)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(jì)效益。因此，PLC控制技術(shù)在液壓淬火機(jī)床上具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。