蔡黎黎

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司技術(shù)中心，黑龍江哈爾濱 150036）

1.PLC 控制系統(tǒng)概述

PLC 控制系統(tǒng)也稱為可編程邏輯控制器，主要采用的是一種可編程的儲(chǔ)存器，在內(nèi)部可以用作相應(yīng)的儲(chǔ)存程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算工作單元和順序控制，完成復(fù)雜的技術(shù)控制和相關(guān)算術(shù)操作。在具體工作過程中，通過數(shù)字和模擬式數(shù)據(jù)輸入的方法，有效控制各種不同類型機(jī)械設(shè)備以及工業(yè)生產(chǎn)流程。PLC 系統(tǒng)在我國各大工業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部應(yīng)用非常廣泛，并且在具體的應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的性能優(yōu)勢(shì)，受到了各大工業(yè)生產(chǎn)單位的廣泛認(rèn)可和使用。在我國機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域中，對(duì)滾動(dòng)軸承的生產(chǎn)精度以及工作性能的要求越來越高，同時(shí)在軸承的加工和生產(chǎn)過程中，正在不斷朝著微型化摩擦力更低、穩(wěn)定性更高以及使用耐久度更長等方面發(fā)展。在軸承加工系統(tǒng)研究領(lǐng)域當(dāng)中，通過PLC 控制技術(shù)的有效應(yīng)用，在整個(gè)軸承加工精度上有了明顯提升，對(duì)推動(dòng)軸承加工系統(tǒng)的高層次發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

2.PLC 控制技術(shù)的主要工作原理

PLC 控制技術(shù)主要指的是可編程邏輯控制器，具體來講屬于計(jì)算機(jī)當(dāng)中的CPU，在工作過程中可以對(duì)大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速收集和處理，但是實(shí)際的使用工作范圍和作用與普通的CPU 相比有著明顯的差異性。對(duì)PLC 控制技術(shù)而言并不單純指的是一個(gè)對(duì)應(yīng)的工作單元，準(zhǔn)確來講PLC 屬于一個(gè)完整的控制工作系統(tǒng)，擁有自身獨(dú)立的CPU 控制單元，系統(tǒng)當(dāng)中還配備了各種不同類型的功能模板以及I/O 接口等，通過I/O 接口采集對(duì)應(yīng)的模擬量和開關(guān)量，并且對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析和處理，具有非常強(qiáng)大的可編程控制工作能力。通常情況下，通過使用梯形圖程序當(dāng)中所提供的各種軟繼電器，可以對(duì)一些相對(duì)比較復(fù)雜的邏輯控制程序進(jìn)一步控制，有效避免傳統(tǒng)硬件式的繼電器在連接過程中存在復(fù)雜線路，以及消耗更大經(jīng)濟(jì)成本等方面的缺陷。PLC 控制系統(tǒng)在工作過程中，主要分為3 個(gè)重要的工作環(huán)節(jié)，即信息輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)輸出刷新等，屬于一個(gè)非常完整的掃描工作周期，在PLC 系統(tǒng)的運(yùn)行工作過程中，將會(huì)重復(fù)執(zhí)行上述3 個(gè)主要的工作階段[1]。

3.PLC 技術(shù)的軸承加工系統(tǒng)研究

3.1 PLC 控制系統(tǒng)工作的整體要求

根據(jù)軸承加工過程中的相關(guān)工藝流程以及相關(guān)工作特性，有效結(jié)合PLC 在我國各大工業(yè)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用案例，對(duì)軸承加工系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的具體要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。在軸承加工系統(tǒng)的工作過程中，對(duì)PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求可以分為：

（1）在PLC 技術(shù)的應(yīng)用過程中，要求整個(gè)軸承加工系統(tǒng)的操作流程更加簡單，同時(shí)靈活多變，后續(xù)的維護(hù)工作容易上手，并且還需要保證整個(gè)軸承加工系統(tǒng)的工作符合對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工作要求。（2）要求軸承加工系統(tǒng)在工作穩(wěn)定性上更高，并且要兼?zhèn)潇`活性特點(diǎn)。（3）要求該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的人機(jī)互動(dòng)工作效果，可以充分實(shí)現(xiàn)軸承加工過程中的操作靈活性和穩(wěn)定性，有效保證軸承在加工過程中整個(gè)工作流程可以得到實(shí)時(shí)性監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和檢修。通過PLC 技術(shù)應(yīng)用在上位計(jì)算機(jī)和下位PLC 側(cè)應(yīng)，能夠有效提出相關(guān)流程加工和監(jiān)控信息。（4）通過PLC 技術(shù)的應(yīng)用必須具備更加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要使用達(dá)到世界領(lǐng)先水平的硬件軟件網(wǎng)絡(luò)，并且在軸承加工過程中具有更強(qiáng)的實(shí)用性[2]。

3.2 軸承PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作步驟

PLC 控制系統(tǒng)在使用過程中，具有比較強(qiáng)的應(yīng)用性以及工藝復(fù)雜性等多方面特點(diǎn)，其中主要涵蓋了很多檢測(cè)儀表以及相關(guān)控制設(shè)備。在PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)幾種功能加以明確：

（1）需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝要求以及設(shè)備功能進(jìn)行確認(rèn)；（2）需要針對(duì)PLC 控制系統(tǒng)的相關(guān)配置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從中需要選擇出相應(yīng)的控制器設(shè)備I/O 模塊以及電源模塊等；（3）需要制定出符合控制工作要求的相關(guān)工作條件，對(duì)I/O 接口進(jìn)行合理分配，對(duì)各數(shù)據(jù)通道數(shù)量加以明確，有效建立起I/O 點(diǎn)地址表；（4）要繪制出對(duì)應(yīng)的接線圖，有效確認(rèn)控制系統(tǒng)的輸入端和輸出端，保證輸入輸出端的設(shè)備功能完好，以此來有效完成整個(gè)配件系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性；（5）根據(jù)控制系統(tǒng)與檢測(cè)工作對(duì)象之間存在的差異性，制定出對(duì)應(yīng)的模塊化控制工作程序，同時(shí)進(jìn)行初步調(diào)試和分配工作；（6）針對(duì)其中程序無法滿足要求的問題需要及時(shí)進(jìn)行整改。在完成初步程序調(diào)整之后，需要有效做好聯(lián)機(jī)調(diào)試工作，針對(duì)程序中存在的各種問題進(jìn)行有效修整，充分保證連接調(diào)試工作符合PLC 控制系統(tǒng)的工作標(biāo)準(zhǔn)，最后需要保證在軟件和硬件完全通過測(cè)試之后正式投入使用和運(yùn)行。

3.3 PLC 系統(tǒng)硬件選型

本次研究工作重點(diǎn)介紹了軸承內(nèi)套圈在加工過程中使用的PLC 硬件以及相關(guān)操作方法，其中重點(diǎn)包含了CPU模塊、PLC 基礎(chǔ)框架、供電電源、數(shù)字量輸入模塊、輸出模塊、信息通訊模塊以及智能化控制工作模塊等。

（1）在PLC 基礎(chǔ)框架的選擇工作中，基于SU 系列的控制器，在基礎(chǔ)框架構(gòu)成方面分別選擇的是5 槽、7 槽、9 槽，所對(duì)應(yīng)的型號(hào)分別為U-14B、U-16B、U-18B。相關(guān)使用人員在具體使用過程中，可以依照系統(tǒng)具體的大小以及安裝位置有較確定的槽數(shù)。（2）在CPU 模塊的選擇過程中，本次軸承加工過程中選擇的是SU-6BCPU 模塊，該CPU 的工作性能相對(duì)較強(qiáng)，同時(shí)順序指令的處理速度可以達(dá)到0.3us，在處理指令的類型上，可以達(dá)到191 種上位通訊工作?；贑CM 網(wǎng)絡(luò)最大可以向其中加入8個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中還包含了PLC 控制系統(tǒng)、電源輸入端以及DC24V 電源輸出部分。通過該工作模塊的使用可以充分滿足軸承加工過程中內(nèi)套圈內(nèi)徑加工的精度控制。（3）在輸入模塊的選擇工作方面，軸承內(nèi)套圈的直接加工所需要的輸入點(diǎn)總數(shù)量達(dá)到80 個(gè)，為了進(jìn)一步提高輸入模塊的工作能力。在本次軸承加工工作中，工作人員選擇使用兩種不同型號(hào)的輸入模塊，分別為U-08N，包含32 個(gè)輸入點(diǎn)位和U-09N，包含64 個(gè)輸入點(diǎn)位。（4）在輸出模塊的選擇工作中，對(duì)于軸承內(nèi)套圈直徑的加工所使用到的輸入模塊，總數(shù)量為42 個(gè)，為了進(jìn)一步拓展輸出模塊的工作能力，在本次工程加工工作中選擇對(duì)應(yīng)輸出模塊型號(hào)為右-18T，其中包含了32 個(gè)輸入點(diǎn)[3]。（5）在本次軸承加工生產(chǎn)過程中，所使用的上位通信工作模塊，選擇的是光陽電子上位通信模塊U-01DM。該通訊模塊支持CCM、MODCON 無協(xié)議通訊協(xié)議以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊等相關(guān)功能。通過對(duì)U- OIDM 通訊協(xié)議的合理使用，可以和其他PLC系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速交換，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行串行信息通信，有效建立起PLC 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在軸承加工生產(chǎn)工作中，通過運(yùn)用U-01DM基于CCM 協(xié)議和上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行串行通信，以此來充分實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工作流程監(jiān)控工作效果。（6）在智能控制模塊的選擇工作方面，可以通過使用模擬量輸出工作模塊對(duì)整個(gè)信息交換速率進(jìn)行有效掌控，同時(shí)在智能軟件的設(shè)計(jì)工作中，通過加入高速限制單元對(duì)其進(jìn)行合理控制。（7）在智能模塊的選擇過程中，主要是針對(duì)PLC 控制系統(tǒng)內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器模塊類型的合理選擇。通過使用高速計(jì)數(shù)器工作模塊，主要目標(biāo)是解決主軸工作臺(tái)在工作過程中產(chǎn)生的計(jì)數(shù)泄漏問題。在本次軸承生產(chǎn)工作當(dāng)中，通過使用高速技術(shù)模塊U-01Z，在工作當(dāng)中最高的技術(shù)頻率為100k，同時(shí)CPS 數(shù)據(jù)的加減計(jì)算能力更強(qiáng)，可以有效解決漏掉技術(shù)等方面的不足問題。

4.結(jié)語

通過PLC 技術(shù)的有效應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高軸承加工工作的自動(dòng)化控制程度，使得整個(gè)軸承產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量大幅度提高，軸承產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率得到了進(jìn)一步提升，在生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)和維修工作方面也得到了進(jìn)一步改進(jìn)。因此PLC 技術(shù)在未來的發(fā)展過程中，將會(huì)在我國軸承加工領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)我國機(jī)械化產(chǎn)業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)發(fā)展。