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(1)明確控制要求

??PLC控制系統的設計與其他任何工作一樣，得知道"干什么"，才能考慮"怎么干”與如何“干得好”的問題。不管控制系統*終采用何種類型，其根本目的都是為了滿足對象的控制要求，為此，面向*終控制對象的控制要求必須在設計前得到明確。

??設計人員通過對控制對象的現場了解或對機械、氣動、液壓工作原理的研究，明確了控制對象的控制要求后，為了便于設計，需要對要求的動作分析與分解處理。如對液壓、氣動控制的機械，應該將其控制要求轉化為動作循環圖、液/氣壓控制系統組成簡圖、電磁元件動作表等;對于單純電氣控制的動作，應轉化為動作時序圖或控制要求表等。根據循環圖、液/氣壓系統簡圖、時序圖、控制要求表的動作需要，就可以規劃必要的指令元件(如按鈕、觸摸屏開關)、行程檢測開關、執行元件、功能部件等。這些簡潔、清晰的圖形資料，可以為PLC的選型、用戶程序的設計提供依據。

??①動作循環圖

??動作循環圖(包括電磁元件動作表)是一種通過生產設備或生產過程的"動作"以及實現這些動作所需的執行元件、檢測元件的狀態，來描述控制要求的一種方法。

??動作循環圖的特點是控制要求明確，動作過程清晰，執行元件與檢測元件間的相互關系具體。在機(械)、電(氣)、液(壓)、氣(動)聯合控制的設備或生產線(如組合機床、自動線)上多采用這種方法來表達控制要求。

??圖5-2(a)為某進口機床的工作臺“夾緊/松開”液壓控制簡圖，根據機床實際動作要求轉化成的動作循環圖、電磁元件動作表如圖5-2(b)所示。

??動作循環圖一般由機械、液壓系統的設計人員提供，但電氣設計人員必須對此進行具體了解(機電一體化設計人員自行解決)。特別是圖中所使用的執行元件性能與參數(如電磁閥的額定電壓、電流等)，檢測元件的性質(有觸點開關、接近開關等)，設計人員必須掌握，以便確定驅動方式與設計必要的驅動線路。

??②時序圖

??時序圖是根據輸入信號與輸出信號的時序關系，通過"波形"的形式描述控制要求的一種方法。對于單純的電氣控制動作要求，通過時序圖可以明確各輸入信號與輸出信號間的相互關系與動作的次序，為PLC程序設計提供依據。

??圖5-3是某機床冷卻電動機的手動“啟動/停止”控制方案圖。機床冷卻控制的要求是：按下按鈕，如果原來冷卻電機處在停止狀態，則啟動;如果原來冷卻電機處在工作狀態，則停止。

??在冷卻控制方案中，圖5-3(a)為主回路，圖5-3(b)為對應的時序圖。圖5-3(b)中的Sl為根據控制要求設計、安裝在操作面板上的冷卻“啟動/停止”按鈕;K1是控制冷卻電動機主回路需要的接觸器。根據控制要求，可以達到指令信號S1與K1的控制時序關系如圖5-3(b)所示。

??③控制要求表

??控制要求表是利用表格形式表達控制條件與控制輸出間相互關系的一種方法。通常適用于控制條件較多，信號間相互關系復雜，無法通過簡單的圖形、時序關系描述控制要求的場合。

??表5-1是機械主軸"啟動/停止"控制方案表。如主軸啟動條件不具備，主軸不能進行旋轉。當啟動條件具備時，機床主軸控制的動作如下。

??a.在手動操作方式下，按下操作面板上的“主軸啟動”按鈕可以使主軸啟動;按下操作面板上的"主軸停止"按鈕可以使主軸停止。

??b.在自動操作方式下，通過來自PLC定位控制模塊的M03代碼指令，可以使主軸啟動;通過M05代碼指令，可以使主軸停止。

??c.如操作方式不為手動或自動，或主軸啟動條件不具備，主軸不能旋轉;操作面板上的"主軸啟動"按鈕無效。

??d.當主軸在自動方式下旋轉時，通過"主軸停止"按鈕，仍然可以停止主軸。e.當主軸在自動方式下停止時，不可以通過"主軸啟動"按鈕啟動主軸。f.在其他操作方式下，不可以啟動主軸。

??機床主軸正轉輸出信號為中間繼電器，利用中間繼電器的常開觸點控制主軸驅動器“位能”。

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PLC 軟件系統設計的步驟

在了解了程序結構和編程方法的基礎上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計算機程序一樣，都需要經歷如下過程。

1. 對系統任務分塊

分塊的目的就是把一個復雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務。這樣就把一個復雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。

2. 編制控制系統的邏輯關系圖

從邏輯關系圖上，可以反應出某一邏輯關系的結果是什么，這一結果又英國導出哪些動作。這個邏輯關系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節拍為基準。邏輯關系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應了輸入與輸出的關系。

3. 繪制各種電路圖

繪制各種電路的目的，是把系統的輸入輸出所設計的地址和名稱聯系起來。這是很關鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導到 PLC 的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會對 PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設計的原則努力提高其穩定性和可靠性。用 PLC 進行控制方便、靈活。在電路的設計上仍然需要謹慎、全面。在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關，都要一絲不茍。

4. 編制 PLC 程序并進行模擬調試

在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改，**不要整個程序完成后一起算總帳。

5. 制作控制臺與控制柜

在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關、按鈕、繼電器等器件的質量，規格必須滿足要求。設備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。

6. 現場調試

現場調試是整個控制系統完成的重要環節。任何程序的設計很難說不經過現場調試就能使用的。只有通過現場調試才能發現控制回路和控制程序不能滿足系統要求之處；只有通過現場調試才能發現控制電路和控制程序發生矛盾之處；只有進行現場調試才能*后實地測試和*后調整控制電路和控制程序，以適應控制系統的要求。

7. 編寫技術文件并現場試運行

經過現場調試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個系統的硬件和軟件基本沒有問題了。這時就要全面整流技術文件，包括整理電路圖、 PLC 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結束。