摘要：为了全面提升机械设备电气自动化控制水平，要充分融合PLC技术模式，建构完整的工业应用处理模式，替换传统的继电器，有效打造完整的自动化控制平台，实现经济效益和管理效益的和谐统一。本文分析了基于PLC的机械设备电气自动化控制设计思路，并着重分析了系统的基本组成结构，最后结合汽车制造行业对应用予以讨论。
关键词：PLC；机械设备电气自动化控制；设计思路；基本结构
近几年，电气自动化控制项目受到了广泛关注，因为行业本身综合性较强，为了满足具体应用标准，要整合PLC技术模块，建立更加完整的自动化控制平台，从而为智能化制造发展提供保障。
1PLC概述
PLC是可编程逻辑控制器的缩写，主要是应用已经完成的程序，将其存储在对应的用户控制指令中，操作人员借助数字化处理模式完成相关执行指令的输出管理，从而有效维持机械自动化生产过程。一方面，PLC支持的系统架构灵活度较高，能结合实际的应用生产需求予以调控处理，较为大型的PLC整体系统运算速度较快，并且容量较大，应用在特定场合中能大大提升应用效率。而一些小型的PLC则具备体积较小、能耗较低的特点，加之安装操作较为便捷，能完善更加精细化的处理工序。另一方面，PLC模式设计的过程中，也要设置配套的抗干扰预警系统，及时了解PLC设备和其他设备电路保护情况，维持整体应用的规范性和科学性。最关键的是，设计模式结合存储逻辑予以应用处理，能有效依据外在接线和设备控制建立科学调制体系。
2基于PLC的机械设备电气自动化控制设计要点
2.1设计原则
为了保证基于PLC机械设备电气自动化控制设计的合理性，就要严格按照具体设计原则落实相关工作，保证技术活动能在满足企业生产需求的同时，提升机械设备的应用速度和产品生产质量，打造更加合理且科学有效的技术处理控制模式。
（1）在基于PLC机械设备电气自动化控制工作中，要秉持全面性原则，也就是说，要结合工业特点和生产需求落实具体工作，确保相关内容和设计分析模式都能符合标准，最关键的是，制作工序与设备控制内容，要尽量匹配技术指标，维持电气自动化控制设计的时效性。只有全面维持技术能力和指标的平衡性，才能保证PLC系统更加完整，为优化整体应用功效提供保障。
（2）要充分秉持经济性原则，保证相关设计内容和模块都能匹配经济要求，并且维持整体机械设备应用效益的最优化，真正实现效益成本管理的目标。因此，一般是在策划阶段就结合机械设备电气自动化控制标准，选取更加适宜的PLC系统结构，维持设计方案的规范效果。与此同时，也要匹配相应的验证分析模式，结合市场元素以及动态对其效益予以预估，保证设计成果切实有效。
（3）要秉持可靠性原则，任何系统设计内容都要将可靠性作为核心，在机械设备电气自动化控制系统中融入PLC，要保证PLC的特征性和系统运行的标准相匹配，打造安全可行的处理模式，为PLC系统安全、稳定运行提供保障。
（4）要秉持发展性原则，也就是说，要依据动态设计的标准对PLC系统的融合模式予以考量，加之PLC技术也在不断发展，这就需要系统设计分析的过程中要充分分析系统升级后续处理方案，为机械设备电气自动化控制工作预留相应的动态转型空间，维持高兼容性和高发展性。
2.2设计思路
在机械设备电气自动化控制系统中融合PLC，要将设备自动动作作为关键，不仅能满足产品生产的基本需求，还要符合生产效率，打造较为合理有效的控制系统运行体系，具有较好的可靠性和安全性。最关键的是，基于PLC的系统能最大程度上实现集约化处理，大大增加成本优势，减少维护难度。
（1）结合电气自动控制的基本流程，选取适宜的PLC，不仅能匹配电气控制装置改造的基本需求，还能打造完整的控制平台，真正意义上实现产品性能的优化目标。
（2）要明确工艺流程以保证被控制对象确认无误，从而维持良好的工艺体系，实现最佳输出设备的管理，并且，要集中统计I/O点数，确定点数才能匹配PLC的具体要求，实现自动化控制。
（3）完成硬件确认工作后，就要依据工艺流程明确具体的控制程序，匹配自动化控制关键运作标准，并且结合工作流程有效出具系统控制流程图，维持顺序和条件的规范性。值得一提的是，要保证现场操作人员具备丰富的电气设计经验和电气控制知识储备，才能更好地完成机械设备电气自动化控制匹配PLC设计工作的工作。
2.3系统功能指令
要想全面满足工业控制的基本需求，PLC设定了过程控制、数据处理以及特殊功能指令模块，统一称为功能指令，能及时完成传送、移位指令分析、算术运算和逻辑运算指令分析等工作，保证基于PLC的机械设备电气自动化控制系统运行的科学性。
2.3.1程序控制指令
要依据实际情况完善程序控制指令的设计，包括循环指令和跳转指令。（1）循环指令，For表示指令循环的开始、Next表示指令循环的结束，一旦开启循环模式，除非结合指令要求在循环内部修改结束值，否则，循环就会一直运行到结束，再次开启时，初始值Init传送到指针内容中，就能为机械设备电气自动化控制系统的循环处理提供支持。（2）跳转指令，主要是实现程序流程的转移和跳转控制。
2.3.2数据处理指令
以字节、字、双字和实数的传送为主，主要是在机械设备电气自动化控制过程中，实现输入数据到输出传送过程，按照输入地址（IN）开始后N个数据传输到输出地址（OUT），其中，N为字节变量，数值范围是1～225。与此同时，还能实现字节交换指令的处理，字节的交换指令结合输入字节的结构就能制定相应的电气自动化控制信号，保证应用传输的规范性。
3基于PLC的机械设备电气自动化控制系统具体应用
本文以对普通机床进行机械电气控制装置改造项目为例，选择CK9930PLC控制程序，借助PLC技术方案，有效打造更加合理的自动化控制电路，及时完成PLC控制程序下发的相关指令内容，保证PLC控制程序能有效替代传统继电器。并且，在保留基础控制功能的基础上，优化机床的整体应用效能，为控制系统实际处理效率的升级提供保障，增设自动换刀和定时润滑等自动化新功能单元，充分发挥PLC技术的应用优势。
3.1程序设计
要想保证PLC应用的合理性和规范性，要结合PLC编程的基本标准和要求，匹配对应的指令表、结构文本以及顺序功能图等，从而结合PLC程序完成模块设计，保证相应设计内容能对整个控制系统予以管理，维持公用程序模块、主轴模块、坐标模块等控制单元的应用效果，并且配合文字标注以及机械图输出单元，最大程度上提高电气控制装置设计的规范性和合理性。具体程序如下：
（1）开始，启动控制程序。
（2）机械手取货。
（3）机械手对应X轴和Y轴实现自上而下运动。
（4）机械手到达货位。
（5）机械手开始相应操作。
（6）计时开始。
（7）复位配合机械手升降、持有，然后拿去货物。
（8）系统复位。在整个电气控制装置设计过程中，要借助PLC技术进行货物的判定，有货则由机械手完成取货工作，并且，盘复位、机械手升降、转动等工序都要按照标准化设计模块有序开展，最后完成系统复位。除此之外，将PLC技术融合在机床控制工作中，要结合机械自动化运行的基本指令模式，确保PLC控制运行方式的灵活度和科学性都能满足工作人员的实际需求，保证机械零件的相关处理工序匹配PLC编程的标桩，从而提升工作的效率。
3.2功能设计
基于PLC技术完成机械电气自动化控制系统的优化升级，也要保证可编程集中逻辑编辑器和上位机自动化控制流程相配合，并且借助打印机、上位机显示等基础处理方式更好地维护系统运行的稳定性和安全性。
（1）实现数据采集功能，借助相应的数据汇总采集处理模块，就能及时完成数据的汇总控制，并且建立对应的检测模式，确保相应数据能匹配数据库对照分析依据，实时性完成数据采集分析。
（2）实现超限报警功能，对于整个系统而言，报警功能是基于PLC建立自动化控制模式的关键，配合屏幕显示功能，及时对异常情况予以信号报警，并且配合信号的情况指导监控人员开展相关处理工作。除此之外，借助PLC技术还能打造更加完整的控制体系，分为常规调节控制和特殊调节控制，有效减少系统发生故障的概率，保证PLC技术支持下电气设备自动诊断以及安全联保工序的规范性，及时检索问题并优化处理效果。
（3）能实现数据存储、数据统计和报表输出的功能。
（4）能实现总线控制器执行功能，融合机械电气控制系统软件开发的应用标准，建立基础对话框后将X轴视为0轴，然后增设启动等代码，输入控制代码“d5400_decel_stop（0,0.01）；”就能完成程序功能的编写。
3.3模块设计
基于PLC的电气设备自动化控制模式中，PLC能辅助自动控制装置设计的合理性，输入输出分配I/O模块，就能维持同类型输入和输出的集合，不仅能实现连续分配，还能保证相应单元的规范性。
（1）在共同程序模块设计方案中，要保证原点程序设计的规范性，有效在数控加工处理作业开始前，刀架归零，主轴控制程序借助PLC内部时间继电器就能完成延时控制处理，从而确保主轴结构的正向和反向转动都能满足逻辑互锁关系要求，避免控制功能切换时出现的故障问题。
（2）对坐标轴控制模块予以设计处理，主要是针对超程故障、驱动故障和坐标轴停止等功能单元展开调控，以便于建立全面控制单元。
（3）要对报警处理程序内容予以模块化处理，配合模块设计要求安装定时润滑控制程序单元，最大程度上保证机床润滑系统运行的完整性和规范性。
（4）集合机床自动化控制方案的基本需求设置自动换刀控制程序，发挥PLC自动化控制技术的应用优势，实现准确、快速的换刀操作处理，能在优化换刀效率的同时建立精准的定位控制模块，维持工序应用的需求和标准。
（5）结合PLC逻辑编程的基本内容，也要建立误动作防止模块，建立完整的控制体系，结合设计初始化程序要求，实现计数器的实时性清零控制，并且能对输出量展开复位动作处理，提高PLC对整个控制装置设计精度的应用管理水平。
4结语
总而言之，基于PLC技术的电气设备自动化控制系统能在维持机械自动化水平的同时，优化其综合应用效率，建构完整的自动化应用进程，实现自动化应用目标的同时，也对技术予以升级改造，为机械自动化水平的进步奠定坚实基础。
作者：姚佳兴 单位：广东水电二局股份有限公司