在上例中，由于系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，在安全電路等方面的設(shè)計(jì)允許簡(jiǎn)化。但在復(fù)雜系統(tǒng)中，必須嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。下面以某數(shù)控機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)電路為例，介紹復(fù)雜控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)。

  本機(jī)床是用于汽車零件柔性自動(dòng)加工的專用機(jī)床。機(jī)床控制系統(tǒng)以數(shù)控系統(tǒng)(CNC)為核心，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的位置與速度控制，以S7-300 PLC作為機(jī)床輔助控制器，根據(jù)數(shù)控指令、進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)床、液壓、氣動(dòng)、電氣部件間的動(dòng)作協(xié)調(diào)控制。機(jī)床的夾具、坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的夾緊等均采用液壓控制，自動(dòng)刀具交換裝置(ATC)為機(jī)械、氣動(dòng)聯(lián)合控制。

  控制系統(tǒng)主要的控制對(duì)象有機(jī)床主軸電機(jī)、X、Y、Z、A 四個(gè)坐標(biāo)軸伺服電機(jī)以及液壓電機(jī)、冷卻電機(jī)等電機(jī)與大量(30余只)液壓、氣動(dòng)電磁閥。系統(tǒng)配套的主要電氣控制部件(裝置)有S7-300 PLC、SIEWNS 840D數(shù)控裝置(用于X、Y、Z、A 等坐標(biāo)軸的速度與位置控制，并作為PLC的人機(jī)界面)、4軸伺服驅(qū)動(dòng)器與主軸驅(qū)動(dòng)器等。

  由于本系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)中I/O連接設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單。因此，本例將重點(diǎn)對(duì)PLC的外圍控制線路，尤其是涉及安全性與可靠性的電路做具體介紹，以供設(shè)計(jì)參考。

  由于原控制系統(tǒng)較復(fù)雜，本例僅擇要介紹控制線路的主要部分，重點(diǎn)介紹安全電路、緊急分?jǐn)嚯娐返仍趶?fù)雜PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，并對(duì)原圖進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。

  ①主回路設(shè)計(jì)

  機(jī)床主回路(部分)設(shè)計(jì)如圖5-46所示。機(jī)床的主回路三相總電源進(jìn)線的接通/斷開(kāi)，由電源總開(kāi)關(guān)QSl進(jìn)行控制；在總開(kāi)關(guān)QS1前還有用于安全防護(hù)門緊急打開(kāi)的輔助電源(DC24V)，可以在總開(kāi)關(guān)QS1斷開(kāi)時(shí)打開(kāi)安全防護(hù)門。

  通過(guò)QSl輸入的電源，在電氣控制系統(tǒng)中被分成三條相對(duì)獨(dú)立的主回路：驅(qū)動(dòng)器總電源(2L1、2L2、2L3，單獨(dú)供給伺服、主軸驅(qū)動(dòng)控制器)、控制回路總電源(3L1、3L2、3L3，供給機(jī)床PLC、強(qiáng)電控制回路、數(shù)控裝置等)、電機(jī)動(dòng)力總電源(4L1、4L2、4L3. 用于液壓、冷卻等輔助電機(jī)的主回路)。

  對(duì)于驅(qū)動(dòng)器與控制回路，由于負(fù)載相對(duì)固定，因此采用了各自獨(dú)立的自動(dòng)開(kāi)關(guān)QS2、Q4進(jìn)行過(guò)載、短路保護(hù)。對(duì)于輔助電機(jī)的動(dòng)力電源主回路，由于工作狀態(tài)下，負(fù)載變化大，且每一電機(jī)均安裝有獨(dú)立的自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行過(guò)載、短路保護(hù)(如 Q5等)，因此，主回路僅采用了斷路器F1作為短路保護(hù)。

  該主回路設(shè)計(jì)，可以為調(diào)試、維修提供便利。在調(diào)試時(shí)，只要斷開(kāi)斷路器F1，即可切除全部輔助電機(jī)的動(dòng)力電源；斷開(kāi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QS2，即可切除驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力電源。同樣，在進(jìn)行電機(jī)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，只需要斷開(kāi)控制回路總電源開(kāi)關(guān)Q4，切斷控制回路，即可防止由于接觸器輔助觸點(diǎn)接通引起的其他部分動(dòng)作。

  機(jī)床的接地系統(tǒng)通過(guò)16mm2的接地線與車間接地系統(tǒng)連接，在機(jī)床控制柜內(nèi)安裝有接地母線PE。控制系統(tǒng)中的各主要部件如數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、PLC、機(jī)床、電柜、操縱臺(tái)、按鈕臺(tái)等均使用足夠線徑的接地線，直接與接地母線連接。其余部件的接地線與接線端子上的接地端(與電柜直接接觸)連接，從而構(gòu)成了機(jī)床良好的接地系統(tǒng)。