在目前的机械电气控制系统中，起到主导地位的是PLC控制技术，同时这种技术被广泛地应用于各种领域，包括航空、化工、矿业、汽车等。在国产的液压淬火机床中多数采用的是继电器控制的方式，这种系统的线路繁杂、维修率高，且功能性远低于PLC控制技术，所以逐渐地被新型的PLC技术取代，这样不仅能够完善在淬火机床中的技术，还能创造出更多的经济效益。
1 PLC控制技术特点
PLC具有典型的计算机机构，在工业控制上属于专用的计算机，是取代继电器控制系统的一种数字化电子系统。具有以下几个显著的特点。
1.1 可靠性高、抗干扰能力强
PLC的主机中，输入与输出电源之间是没有联系，采用的是光电隔离的方式，所以在运作上是很独立的。在这个系统中是运用循环扫描的工作方式，同时在CPU的保障上采取了对内部电路的检测，所以不会出现任何问题。在电气器件的选择上都有严格的把关,生产工艺流程规范化，同时各模块都有屏蔽措施，防止辐射对元件造成的损害，使电子器件的质量提升，所以PLC控制技术显得更加的稳定。如果器件在运行中出现了问题，该系统就会在PLC技术下自动报警，然后通过软件可以进行故障的诊断，提升了PLC在工作中的可靠性以及安全性。
1.2 I/O模块丰富
PLC对于不同的工作环境会有不同的I/O模块以及相应的设备，在这种系统中安装了人机对话的接口模块，可以提高操作性能，使操作更简单便捷。在工业局部网络中为了使通讯更畅通，设置了网络的接口模块，这些不同类别的I/O模块，为PLC的应用提供了很大得方便。在输入接口要注意隔离的防护，为了避免输入端的电磁干扰或者辐射干扰等现象的发生，一般采用的是光电耦合器作为电流的输入端。在解决触电振动的问题一般采用RC滤波器可以有效地防止这种误动作的产生。在PLC输出接口包括继电器输出、晶体管输出以及晶闸管输出3种模式。在每一种线路上都采取了相应的隔离措施，保证系统的正常运行。
1.3 体积小、能耗低、安装方便
在连接设备的时候，由于PLC模块体积很小，而且又很轻，所以特别容易安装，在连接器件的时候操作方便，是机电一体化中的重要控制组成。在PLC的控制系统建立上所消耗的时间并不是很长，而且在PLC的操作界面上能够简单明了指示给用户，给使用者的操作上带来很大的便捷。同时在PLC系统中每个模块都安装了故障检测系统，通过监视器可以准确地判断故障的位置。如果在PLC上的模块中存在问题的时候，可以利用其他的模块代替发生障碍的模块继续工作，能够使系统快速地恢复正常，不影响系统的整体运行。
1.4 程序编制简单
PLC的接线方式为梯形图语言，这种方式与继电器原理相类似。比较突出的特点就是使用者可以直观地看出程序的内容，就算对于不是专业的编程人员也能够轻而易举的掌握。这种技术在工厂企业中，可以简化操作过程，对程序中可以随时地进行修改。在PLC技术中具有很高的灵活性、开放性以及经济性，在使用中能够简化系统的构造，能够把控制、人机等各种应用联系在一起，共同有一个服务平台来操控，操作简单，易学易用。但是在运行中还是会存在一定的问题，比如最主要的就是在PC操作系统上才能够实现PLC技术，有一定的局限性，实时性不强。所以需要改变运行环境或者执行算法等方式进行解决。
1.5 设备完善且功能性强
在PLC的规模研制中开发出不同系列的产品，在不同的领域有着广泛的应用价值。在电子模块化的基础上，使用PLC组成各种控制系统就非常的容易，而且PLC对外界的因素的敏感度不是很高，所以具有较好的适应性。在各种干扰、辐射甚至瞬间断电的情况下都能够继续工作，所以能够适用于条件非常差的工作环境。在PLC的功能实现上包括逻辑运算、计时、顺序等。其中还包括对数字和模拟量的输入和输出，还能够实现自检、纪录等功能。这种强有力的设备可以在一条生产线上实现一台生产机械，同时操控这个生产过程。
2 液压淬火机床的构成以及工作原理
在液压淬火机床的组成上包括3大部分。
（1）液压夹紧成型。在整个系统中液压系统起主导地位，在整个液压夹紧的过程中主要是由夹紧油缸以及升降油缸来完成的，可以对加热后的板簧进行成型。
（2）电气控制系统。这种系统的组成包括主电路和辅助电路的控制系统。在主电路的操控下可以实现对交流接触器的调控，辅助电路能够对中间继电器以及时间继电器的调控，使液压系统稳定的运行。在这种系统的控制下可以对油缸以及液压油泵进行调节，在运行中实现淬火工作地不断循环。
（3）机座。设备的底架部位，能够实现对机床中的设备使用或者安装。
在淬火机床的工作原理上主要分为两种形式的操作，有不同的要求:一种是手动控制，在这种状态下要对油缸的阀门进行调整，同时对摆动油缸也要进行相应的前、后摆动的控制。最后要将升降油门的升降等进行6个步骤的操作，实现淬火机床在运行前各参数的校正；另一种是自动控制。在这种状态下，只需将加热好的板簧放在淬火机床的相应位置，按下夹紧的控制开关，就可以实现淬火机床的全自动的工作运行模式，完成整个淬火过程，待加工结束后，淬火机床回到原点成待机状态。
3 PLC控制系统设计
在液压淬火机床的原电气控制系统中，主要通过行程开关对油缸的动作进行控制，继电器控制系统中电磁阀的动作。所以整个系统的控制比较繁琐，运行效率低下。而PLC控制系统能够实现手动以及自动状态下的时序逻辑控制，具有简单易学、操作便捷、方便掌握等特点，在整个设计的过程中所消耗的时间短，而且运行安全、平稳。为了提升淬火机床的工作效率，对其性能进行了分析研究，决定采用Fxon-40MR的可编程序代替原有的继电器控制系统。
3.1 控制系统硬件设计
Fxon-40MR系列的可编程序具有很高的灵活性，整个设备的体积很小，特别是机壳外形的尺寸。EEP原ROM的存储器中能够最大存储200多步的运行程序，使系统有很强的功能性。在淬火机床上的整体构造上并不是很复杂，所以一些外围的开关控制也能用PLC技术进行代替。同时在单台的淬火机床上的输入点数很少，要准备一些预备的控制点数便于维修。
3.2 输入、输出模块的选择
输入模块可以将外界的信号检测完后，直接转换成PLC内部的电平信号。在电路的形式上可以分为两种，一种是汇点输入式，另一种是分隔输入式。在输入模式的选择上要根据输入信号电压的大小以及信号的传输距离。如果距离过长应该采用必要的管理方式，还要正确的选取供电方式等问题。在输出模块中由PLC将内部的信号经过系统的处理后转变为外界的控制信号，通过这种信号的转换可以驱动外部负载的运行。在输入和输出的模块中的接口，按照模块信号性质的不同，可以分为数字量和模拟量两种模块类型。数字量的输入模块的适应类型不较多，交流的有110 V、220 V，直流的有12 V、24 V、48 V等几种形式。在数字量模式的选择时要注意一下几点。
（1）选择工作电压等级。电压等级的选择主要是根据模块之间的距离进行判断的。如果模块之间的距离很远，就要选择高电压等级的模块，才可以保证系统的可靠性能，这样可以避免在信号减弱之后产生的误差。如果模块之间的距离较近，就可以选择一些低电压的模块，比如5 V、12 V、24 V等。
（2）模块密度的选择。模块密度的选择主要是根据输入信号的密集程度以及时间来决定的。，在输入信号比较集中的地方可以用一块或者几块模板，这样可以在系统的安装上方便电缆和系统的调试。在密度输入比较密集的地方，控制点数的接通的选择上要根据工作的输入电压以及环境温度来决定，但是要注意在同时接通点数的总数上不能超过模块总数的60%以上，这样才能够保证输入和输出点的承受能力在规定的范围内。
（3）门槛电平。在系统的正常运行下还要提升其可靠性能，所以对于门槛电平的大小要特别的注意。门槛电平就是指在接通电平与断开电平之间的差值，如果差值越大，门槛电平就越大，在系统运行中能够起到抗干扰的作用，同时能够使信号的传输距离提升。
（4）输入端漏电流的控制。在PLC进行系统的连接时，会存在不同程度的漏电流，这些漏电流如果不及时处理就会造成安全事故的发生，在输入端如果连接电缆和双绞线的电容易出现交流漏电的现象；在LED指示的开关上如果操作不当也会产生较大的漏电流。这些漏电流会集中的流向输入点，给输入端造成电流的干扰。在这种形式下一般采用适当的电阻和电容进行并联连接的方式进行解决，起到降低系统中输入的总阻抗的作用。
3.3 软件的总体设计
从图1可知，在淬火机床中仍然采用手动控制的方式进行6个按钮的调控，同时有PLC输出信号对双向电磁阀进行控制。在淬火机床的自动控制中，由于在液压机床进行加工中，板簧的性质、厚度以及大小都有明显的区分，所以要对不同的板簧选取适当的淬火时间，才能够起到淬火的目的。在板簧的加工中，可以随着板簧产品的变更调整淬火时间，在目前一般采用的是ST3型时间继电器进行时间的调整，通过这种设备可以调控淬火时间，同时只保留了油缸的下降限制的开关，其他的限制开关全部取消，其中各油缸由PLC内部的时间继电器进行控制，这种形式可以减少PLC的控制点数，在整体的输入端简化了操作方式。
图1 系统基本结构图
4 小结
在用PLC控制技术代替继电器的使用之后，在没有系统故障发生的情况下，可以将整体的运行工作时间提升将近200个工作日。在系统的维修中也只是针对于机械装置和液压驱动的部分，所以维修的费用降低了很多。所以PLC控制技术在淬火机床上的应用不仅技术上是成功的，而且带来了更多的经济效益。因此，PLC控制技术在液压淬火机床上具有很高的应用价值和广阔的前景。
(审核编辑: 沧海一土)
