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行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统 

发布时间：2023-02-09

(1)明确控制要求

PLC控制系统的设计与其他任何工作一样，首先得知道"干什么"，才能考虑"怎么干”与如何“干得好”的问题。因此，不管控制系统终采用何种类型，其根本目的都是为了满足对象的控制要求，为此，面向终控制对象的控制要求必须在设计前得到明确。

设计人员通过对控制对象的现场了解或对机械、气动、液压工作原理的研究，明确了控制对象的控制要求后，为了便于设计，需要对要求的动作进一步分析与分解处理。如对液压、气动控制的机械，应该将其控制要求转化为动作循环图、液/气压控制系统组成简图、电磁元件动作表等;对于单纯电气控制的动作，应转化为动作时序图或控制要求表等。根据循环图、液/气压系统简图、时序图、控制要求表的动作需要，就可以规划必要的指令元件(如按钮、触摸屏开关)、行程检测开关、执行元件、功能部件等。这些简洁、清晰的图形资料，可以为PLC的选型、用户程序的设计提供依据。

①动作循环图

动作循环图(包括电磁元件动作表)是一种通过生产设备或生产过程的"动作"以及实现这些动作所需的执行元件、检测元件的状态，来描述控制要求的一种方法。

动作循环图的特点是控制要求明确，动作过程清晰，执行元件与检测元件间的相互关系具体。在机(械)、电(气)、液(压)、气(动)联合控制的设备或生产线(如组合机床、自动线)上多采用这种方法来表达控制要求。

图5-2(a)为某进口机床的工作台“夹紧/松开”液压控制简图，根据机床实际动作要求转化成的动作循环图、电磁元件动作表如图5-2(b)所示。

动作循环图一般由机械、液压系统的设计提供，但电气设计人员必须对此进行具体了解(机电一体化设计人员自行解决)。特别是图中所使用的执行元件性能与参数(如电磁阀的额定电压、电流等)，检测元件的性质(有触点开关、接近开关等)，设计人员必须掌握，以便确定驱动方式与设计必要的驱动线路。

②时序图

时序图是根据输入信号与输出信号的时序关系，通过"波形"的形式描述控制要求的一种方法。对于单纯的电气控制动作要求，通过时序图可以明确各输入信号与输出信号间的相互关系与动作的次序，为PLC程序设计提供依据。

图5-3是某机床冷却电动机的手动“启动/停止”控制方案图。机床冷却控制的要求是：按下按钮，如果原来冷却电机处在停止状态，则启动;如果原来冷却电机处在工作状态，则停止。

在冷却控制方案中，图5-3(a)为主回路，图5-3(b)为对应的时序图。图5-3(b)中的Sl为根据控制要求设计、安装在操作面板上的冷却“启动/停止”按钮;K1是控制冷却电动机主回路需要的接触器。根据控制要求，可以达到指令信号S1与K1的控制时序关系如图5-3(b)所示。

③控制要求表

控制要求表是利用表格形式表达控制条件与控制输出间相互关系的一种方法。通常适用于控制条件较多，信号间相互关系复杂，无法通过简单的图形、时序关系描述控制要求的场合。

表5-1是机械主轴"启动/停止"控制方案表。如主轴启动条件不具备，主轴不能进行旋转。当启动条件具备时，机床主轴控制的动作如下。

a.在手动操作方式下，按下操作面板上的“主轴启动”按钮可以使主轴启动;按下操作面板上的"主轴停止"按钮可以使主轴停止。

b.在自动操作方式下，通过来自PLC定位控制模块的M03代码指令，可以使主轴启动;通过M05代码指令，可以使主轴停止。

c.如操作方式不为手动或自动，或主轴启动条件不具备，主轴不能旋转;而且，操作面板上的"主轴启动"按钮无效。

d.当主轴在自动方式下旋转时，通过"主轴停止"按钮，仍然可以停止主轴。e.当主轴在自动方式下停止时，不可以通过"主轴启动"按钮启动主轴。f.在其他操作方式下，不可以启动主轴。

机床主轴正转输出信号为中间继电器，利用中间继电器的常开触点控制主轴驱动器“位能”。

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按照PLC所能实现的功能不同PLC的三档次
按照PLC所能实现的功能的不同，可以把PLC大致地分为低档，中档和机三类。
（1）  低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位、自诊、等基本功能，还具有一定的算术运算、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。
（2）  中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路程控制功能。
（3）机：除具有中档机的功能外，还具有带符号的算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT显示、打印等功能。
PLC与RLC的区别和联系
在数控机床出现以前，顺序控制技术在工业生产中已经得到广泛应用。许多机械设备的工作过程都需要遵循一定的步骤或顺序。顺序控制即是以机械设备的运行状态和时间为依据，使其按预先规定好的动作次序顺序地进行工作的一种控制方式。
数控机床所用的顺序控制装置（或系统）主要有两种，一种是传统的“继电器逻辑电路”，简称RLC（Relay Logic Circuit）。另一种是“可编程序控制器”，即PLC。
RLC是将继电器、接触器、按钮、开关等机电式控制器件用导线连接而成的以实现规定的顺序控制功能的电路。在实际应用中，RLC存在一些难以克服的缺点。如：只能解决开关量的简单逻辑运算，以及定时、计数等有限几种功能控制，难以实现复杂的逻辑运算、算术运算、数据处理，以及数控机床所需要的许制功能，修改控制逻辑需要增减控制元器件和重新布线，安装和调整周期长，工作量大；继电器、接触器等器件体积较大，每个器件工作触点有限。当机床受控对象较多，或控制动作顺序较复杂时，需要采用大量的器件，因而整个RLC体积庞大，功耗高，可靠性差等。由于RLC存在上述缺点，因此只能用于一般的工业设备和数控车床、数控钻床、数控镗床等控制逻辑较为简单的数控机床。