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摘要：随着科技的发展，传统制造业生产运行的效率相对较低，达不到日益提升的生产需求，制造业对生产线自动化程度的要求也越来越高。机电自动化控制技术主要包括可编程逻辑控制器（PLC）控制与继电器控制两种形式，其应用不仅可以节约资金和人力资源，还能够提高制造效率与控制精度。基于此，本文谈探讨了PLC技术的自动化机电控制系统设计。
关键词：自动化机电控制；PLC技术
引言
随着建设中越来越多地使用大型机电设备，且其具有快速、高效的运行效率，成为我国工业现代化发展的重要因素，且进一步提高机电设备运行效率和实施机电设备的自动化技术已成为矿业未来技术发展的重要方向。
1PLC技术
PLC技术指在实践中利用数字化编程、智能控制各类系统的技术。PLC系统拥有储存功能，从而实现计时、排序等指令。控制过程为：在收到指令后经软件编程的逻辑进入各种对应步骤，再通过传感器等方式完成信息数据输入/输出操作，实现多方管理控制。按照规模与结构的不同，PLC技术可以分为以下几种类型：
1.1自动控制技术
自动控制是通过科学研究生产出来的，它可以对装置进行控制，对工作程序进行设定，使参与生产的设备在设定的规则中运行，值得注意的是，在进行自动化控制的过程中，是不需要人力参与的，自动控制技术在发展的过程中经历了3个阶段，首先，20世纪40年代，是单机自动化阶段，主要是数控机床，其在面对市场竞争的时候有更好的适应能力，达到减少劳动力的目的；其次，70年代时，发展为自动控制时代，主要是自动生产线，其中，生产了许多自动化的设备和软件；最后，是现今的自动化控制系统，它对自动化在各个领域中的应用进行了规范，增进了各个领域之间的交流合作，如交通行业和机电行业。
1.2PLC在机电控制领域的应用
PLC是主要编程存储器，应用于自动化控制技术中，将程序控制、计算、定时等许多功能集合在一起，而且在设计系统的时候越来越面向群众，操作起来简单，在程序安装的时候方便，在机械生产的时候能进行有效的控制。机电企业通过引进可编程逻辑控制器，可以实现减少人力资源浪费的目的。从长远的发展角度来说，对企业转向发展模式是非常有利的，为企业减少了成本的投入。编写PLC使用的语言比较简单，在劳动力素质方面的要求并不高，对程序进行操作的时候非常方便，在机电领域应用的时候，可以用来生产基础零件，如生产汽车的零部件等，同时，它具有非常强的环境适应能力，即使机电生产环境非常嘈杂，也可以高效率地进行工作，机电企业非常喜欢PLC。
2设计原则
自动化机电控制系统有多个子模块，有利于集中控制、信号转换，通过光纤、网络等方式传输信息，利用总控设备调整各模块设备运行状况，在设计中为平衡各模块功能，保证各单元独立运行，降低环境干扰，需要遵循以下原则：扩展性原则：设计自动化控制系统时，需充分考虑控制系统的规模，保证功能扩张符合用户需求及生产要求。稳定性原则：通过主控室进行分布式接线，在保护柜中进行集中式接线，保证开关设计、接线处理更为合理，从而提升线路传送、接收信息的稳定性。兼容性原则：无论是网络控制还是接线控制单元，都需要保证相连设备硬件、软件配置、功能等方面的兼容性，并保证通信结构和连接端口符合用户多元需求。
3PLC机电控制系统设计
3.1硬件设计
设计前首先应该对系统控制对象的工作过程全面了解，针对机电系统应用的特殊要求，熟悉工艺过程并确定任务目标。
3.1.1电源设计
PLC控制器通常在电压相对较低的状态下运行，但外部控制部件主要在强电情况下工作，易对控制器造成不同程度的影响。因此，电源需要提供稳定的强弱电力供控制器运行。此外，设计时要把外部控制部件及控制器所涉及的电源与供电电源有效隔离，伺服驱动器的电源电压选择范围是12~24V。
3.1.2控制器设计
PLC机电控制系统在系统结构上应由PLC、输入输出模块、编程器、独立电源模块、CPLI、PC/PCL联接、编程软件等几部分组成，本系统选择西门子300系列PCL作为控制器。控制系统设计的研究重点在于伺服连接电路的设计，主要包括伺服通信电路、驱动器和控制器的接线图及电源电路。主电路通过驱动器的5个端口接触并连接到电抗器，运动控制器主要通过6个端口连接到驱动器。控制器设计图要包括各模块的电路，主要有：（1）以CPU为核心的电路，用于对2个电磁阀通断及电动泵调速进行管理与控制，包括CPU、译码、三总线及总线驱动、存储器扩展、WDT等电路；（2）输入/输出电路；（3）通信接口电路；（4）打印机接口电路；（5）显示电路；（6）电源电路。
3.1.3其他硬件
传感器可以将模拟量转变成电信号，再通过变送器转换为数字量信号进行采集。因此，物理量如环境温度、机械压力、液体流量、气体成分等被测信号均可被转化为数字信号。执行器可以分为气动、电动、液压三种类型，作用在于接收计算机发出的控制信号并转换成机械动作。
3.2软件设计
系统软件包括通信系统、传感器软件、数据转换软件、计算软件及控制管理软件等。为了高效连接各硬件部分，可以增加相应的通信设置。为了改善自动化控制中的非线性误差与延迟，采用模糊控制PID算法设计系统控制软件。PID算法对各种控制系统的适应性均较强、鲁棒性较优、调整精度较高，可以提高自动化机电控制的有效性。机电系统的控制软件包括上位机与下位机，上下位机之间经由PN网络传递数据。下位机的程序有：主程序块、数据块、功能块等结构。功能块由主程序调用，可以实现数据采集、越限报警、控制输出、实时时钟（包括绝对时钟和相对时钟）、人机交互等功能。上位机的程序包括：主画面、参数设定、操作模式切换、生产信息、报警查询、账户管理等功能。控制器可以在常见的操作系统上运行，且下位机的人机交互界面可以在多种环境中开发。但该方案的插值算法是实时执行的，工作量较大，整个系统的复杂度较高。本文设计的控制系统在下位机完成人机交互，采用插值算法计算运动控制核心，大幅降低控制器的实时性能要求。
3.3机电控制系统的实现
完成设计后，逐步调试系统，调试共分为两个环节：（1）系统调试。依照控制器设计电路，连接各硬件部分，调试实现目标功能。硬件调试完成后，进行程序软件的匹配调试。（2）现场调试。实验室调试后，现场需要选择合理的调节参数，注意接地、环境干扰等问题，确保系统稳定运行，达到性能指标，完善设计方案。结合PLC控制器类型进行各电路的硬件设计与软件设计，软件设计使用西门子PLC可编程控制软件STEP7的特殊运算指令完成系统的程序编译，并同硬件进行连线调试，通过调试即完成了机电系统的自动化控制。其中，软件设计将软件模块化，分别归类为各子程序，由主机集成管理控制过程。
结束语
通过分析，本文设计基于PLC技术的自动化机电控制系统，采用模糊控制PID算法优化控制软件计算程序，最终实现高效率的自动控制。
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