冲压机械设计中PLC的应用

冲压机械通常就是指压力设备，根据压力产生的机制不同一般可以分为：冲压、油压、液压等，冲压机械通常都是应用在大型的设备中，例如钢板的压制和成型等，由于冲压机械都是大型的设备，其单次的工作量都很大，如果冲压机械在工作的过程中出现问题，带来的经济损失将会非常巨大，因此在冲压机械的设计中，设备的安全可靠应该放在首位，尤其是在越来越重视生产安全、可靠的今天，国家的相关部门也出台了一些关于电气设备的安全标准，而冲压机械由于其动力的产生需要很大的压力，如果对于压力的控制不好，很容易出现安全问题，在这种背景下，为了提高冲压机械设备的安全性和可靠性，目前冲压机械的压力控制系统大多使用PLC控制动力系统，在实际的冲压机械设计中PLC的应用，为了最大程度的提高设备的安全、可靠性，应该从硬件和软件两个方面进行考虑。

1.PLC简介

PLC是Programmable Logic Controller的缩写，中文名为可编程逻辑控制器，其内部的存储程序都是可编程的存储器，用户在进行编程时，可以选择定时、计数等多种指令进行编程，PLC的输入和输出既可以选择模拟方式，也可以选择数字方式，对于不同类型的设备有很强的适应性，而其灵活的编程方式和稳定的工作方式也受到了编程人员的喜爱，而且随着工业水平越来越高，PLC在工业中的应用也越来越广泛，通常一个完整的PLC系统都是由电源、中央处理器、存储器、接口、功能模块和通信模块几个部分组成，在PLC系统的工作过程中，通常分成三个工作阶段，首先PLC系统需要对输入进行采样，然后根据用户编辑好的程序进行执行，最后输出运行的结果。

在实际的PLC应用中，由于PLC系统的灵活性，其硬件和软件都可以随意的选择，但是这也造成了一些硬件和软件组成的系统兼容性不好等问题，尤其是随着科技的发展，硬件和软件的生产厂商越来越多，相关产品的种类也越来越多，不同产品的参数出入较大，在这种情况下，对于PLC的组建，应该根据实际需要的不同，针对性的选择一些硬件元器件和设计软件，如在冲压机械的设计中，对PLC的选择就需要从硬件和软件两方面考虑，硬件方面主要是对一些组成系统的元器件进行选择，而软件的设计就需要对输入、输出点、通信等问题进行实际的考虑，只有通过这种全方位的考虑，才能最大限度的保证设计出的冲压机械安全和可靠。

2.冲压机械设计中PLC硬件的应用

2.1硬件系统设计中需要注意的问题

在对PLC硬件电路进行设计时，根据安全的需要，应该在控制电路中使用双重控制，对系统内部不同模块之间的制约性、连锁性等要做好，这样其中一个模块在出现问题时，就可以通过模块之间的关系，很快发现问题，并找到出现问题的地方，由于冲压机械的电机功率通常都很大，在实际的工作中需要较大的电流，而较大的电流会产生一些干扰的磁场等，对PLC的稳定运行产生很大的影响，因此在设计PLC时，应该考虑把冲压机械的电机进行降噪处理，最大程度上减少由于电机电流过大而对PLC运行产生的影响，而且这种较大电流对PLC运行产生影响的同时，甚至会对整个局域的电网产生影响，如果不进行及时的处理，可能会影响电网的稳定。大功率的电机在运行中，在通电和断电的瞬间很可能会产生火花，火花产生的同时也会产生一些电磁干扰，如果不加以控制，也会对PLC的稳定运行产生影响。

在冲压机械设计好以后，如果投入正常的运行，应该最大程度上保证压力机的安全运行，尤其是在PLC出现故障时，应该确保整个系统能够安全的停止运行，因此在设计时，应该针对压力机的安全，设计一个单独的安全控制模块，这个单独的模块主要是为了防止压力机再次落下导致的压力机损坏，这个模块必须具有硬件控制的功能，可以在冲压机械的指定位置，设置一个开关，这个模块在具有硬件控制的同时，还应该能够自行的对压力机的工作状况进行检测，如果发现压力机的工作出现了问题，能够及时的停止压力机运行。在设计好了压力机的急停模块后，应该针对冲压机械运行中容易出现的安全事故进行设计，由于这种机械安全事故的发生有很大的不确定性，定期的对硬件进行检查不必不可少的，而为了进一步提高系统的安全性，可以考虑在系统中增加一些信号的检测措施，如过载的保护等，这样系统在工作时，就可以自行的对机械进行检测，如果发现了哪部分有问题，就可以及时的切断电源。

随着科技的发展，PLC的人机交互系统也有了较大的改善，目前使用的PLC人机交互都开始采用触摸屏，与传统的显示器相比，触摸屏的人机交互变的更加简单，如果想查看机械某个位置的信息，直接在屏幕上点击该位置即可，而不同与传统的人机交互中，还需要输入一些复杂的指令才能进行查看，这种人机交互的方便，也使得想关的程序人员能够最早的发现设备运行中出现的问题，而对问题的调试也变得更加轻松，由此可见，在冲压机械设计中，PLC的人机交互界面的应用都是触摸屏。

2.2硬件系统设计PLC型号的选择

目前的PLC应用中，都是在机械使用的现场进行设计，机械对于工作环境的适应性基本都没有问题，但是由于生产PLC的厂家越来越多，实际的使用情况也表明，选择不同种类的PLC，PLC在工作中对于抗干扰的能力、运行的稳定情况等，有较大的区别，这就需要在硬件设计中，如果采用了一些抗干扰较小的PLC，就需要通过滤波等手段，加强整个系统的抗干扰能力，但是为了设计的简单和机械运行的可靠，在PLC的选择时，应该尽量的选择一些型号口碑较好，在市场上已经存在一段时间，并且使用效果较好的型号，而不是选择一些型号较新的PLC，而且推出时间较长的产品，其自身的问题一般都已经通过实际的应用反应出来，在设计时可以针对这些问题进行很好的回避，而新产品由于其缺陷并没有被人们发现，如果选择了这样的PLC在系统中，很容易导致系统在工作的过程中出现问题。

随着PLC应用市场越来越大，PLC的种类已经数不胜数，在进行PLC硬件系统设计时，不同种类的PLC通用性很差，因此在实际的设计过程中，应该注意尽量采用相同的种类的元器件，对于编程的软件、通信接口等都应该尽量保持一致，这样不但可以最大程度上保证系统的稳定性，在使用的过程中，对于系统的调试等也会变的比较方便。在对PLC进行选型时，应该注意系统的通信端口应该尽量的多留几个，尤其是对于一些高速冲压机械的设计中，由于高速的冲压机械一般都是几个压力机组成的系统同步工作，这样就需要足够的通信端口来连接，使得PLC能够对设备的运行进行很好的控制。

2.3硬件系统设计中相关元器件的选择

在PLC的型号确定了以后，就应该对外围的一些元器件进行选择，通过对实际的使用情况进行统计发现，冲压机械运行中出现的问题，由于这些相关元器件造成的，占到了所有问题80%以上，由此可见对于这种相关元器件选择的重要性，在相关元器件的选择时，对于变频器的选择要注意，由于很多变频器在工作的过程中，会发出较大的辐射，这些辐射的产生会严重的影响到PLC的正常运行，严重时甚至会导致PLC无法运行，因此在变频器选择时，应该尽量选择一些工作时产生辐射小的。对于触点开关等元器件的选择，应该把可靠性放在首位，而不应该看重便宜，这样相关元器件的选择会给整个冲压机械设计的成本带来一定的提升，但是系统的安全性和稳定性得到了提高，而且使用这些可靠性较高的元器件，其使用的寿命和便宜的元器件相比，也会长很多，由此可以看出，这种元器件的选择方式虽然造成了短期成本的提升，但是从长远来看，对于设计出冲压机械日常维护的费用将会很大程度的降低。

在相关的元器件选择完之后，在实际的硬件电路组成中，还应该对元器件的布局和线路的走向进行合理的分配，因为元器件和电线在通电后，都会产生一些辐射，选择好的元器件这种辐射相对会小，但是还是存在，如果在元器件的布局时不加以注意，很容易导致两个相邻的元器件互相干扰，从而导致无法正常的工作，而电线的走向也非常重要，在电线的布局时，应该根据维护的需要，把不同功能、种类的电线尽量分开，如果实在无法分开，也应该用不同颜色的电线进行区分，在电线的布局过程中，应该注意强电线的走向，由于电线通电强度大，周围产生的电磁效应也比较大，如果与相关元器件较近，就容易对元器件的正常工作造成影响，直接导致系统工作的稳定性。

3.冲压机械设计中PLC的软件应用

对于PLC软件的设计，一般都从三个方面进行考虑，分别是信号输入的滤波、输出的备份、控制压力机工作，首先对于信号输入的滤波，主要是为了减少干扰信号，防止PLC在运行过程中由于干扰信号造成的故障，目前很多PLC都自带了对输入信号进行滤波的设定，因此在软件的设计中，可以不考虑这点，如果选择的PLC没有自带滤波设定，就需要在软件的设计中添加滤波模块，通过对输入信号的滤波，可以很大程度上减少由于冲压机械压力机工作产生的一些干扰信号使PLC的出现错误的检测和故障等，而通过前文的分析可以知道，在压力机的启动、停止和运行的过程中，都很容易产生干扰信号，如果不进行滤波的控制，那么PLC工作过程中将会经常出现安全问题。

在PLC实际的使用过程中，由于通信端口的电阻负载很低，如果电流的不稳定很容易导致通信端口出现损坏，而无法继续使用，尤其是在一些需要经常插拔端口的工作环境中，这种问题的出现更加频繁，如果在实际的生产过程中，出现了这种端口失效的问题，将会严重的影响生产，而如果在PLC软件设计过程中，添加了一些指令，用一些空余的端口对通信端口进行备份，那么通信端口在出现问题后，就可以直接使用备份的端口进行输出，将会在很大程度上保证冲压机械的正常运行。

在冲压机械的设计中，PLC的主要应用就是控制压力机的正常运行，PLC软件设计中的所有模块几乎都是围绕着保证压力机安全、稳定运行的，但是在冲压机械的实际运行中，还是会遇到一些实际的问题，导致冲压机械出现故障，因此在PLC软件的设计中，设计者应该根据实际的经验，对冲压机械日常运行过程中容易出现的问题进行总结，然后在程序中添加相应的检测模块，这样就可以在很大的程度上防止冲压机械在运行中出现故障，如为了防止离合器不能失电导致的压力机过冲，程序的设计人员就应该在设计时，对时间的冗余进行控制，只有通过这样的软件设计，才能保证冲压机械日常运行的稳定、安全。

结语

PLC由于其系统的构成灵活、设计和使用方便、对于工作环境的适应能力强等特点，在工业生产中应用的范围越来越广，而在冲压机械的设计中，控制系统几乎都采用PLC进行，通过实际的使用效果来看，PLC能够在很大程度上保证冲压机械运行的安全和稳定，但是在冲压机械设计中PLC的应用，还是容易出现很多问题，如干扰信号的控制、PLC元器件的选择、PLC软件的设计等，如果出现这些问题，将会直接影响到冲压机械运行的安全性和稳定性，本文就通过对冲压机械设计PLC应用中容易出现的一些问题进行分析，通过结合实际的设计经验，从硬件和软件两个方面对设计中容易出现的问题进行分析，相信随着冲压机械设计中PLC应用技术的越来越成熟，PLC元器件的越来越先进，以后冲压机械设计中PLC应用将会变得更加简单，冲压机械的运行也会更加的安全、稳定。

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