(1)明確控制要求

  PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與其他任何工作一樣，首先得知道"干什么"，才能考慮"怎么干”與如何“干得好”的問(wèn)題。因此，不管控制系統(tǒng)最終采用何種類型，其根本目的都是為了滿足對(duì)象的控制要求，為此，面向最終控制對(duì)象的控制要求必須在設(shè)計(jì)前得到明確。

  設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)控制對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)了解或?qū)C(jī)械、氣動(dòng)、液壓工作原理的研究，明確了控制對(duì)象的控制要求后，為了便于設(shè)計(jì)，需要對(duì)要求的動(dòng)作進(jìn)一步分析與分解處理。如對(duì)液壓、氣動(dòng)控制的機(jī)械，應(yīng)該將其控制要求轉(zhuǎn)化為動(dòng)作循環(huán)圖、液/氣壓控制系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖、電磁元件動(dòng)作表等;對(duì)于單純電氣控制的動(dòng)作，應(yīng)轉(zhuǎn)化為動(dòng)作時(shí)序圖或控制要求表等。根據(jù)循環(huán)圖、液/氣壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖、時(shí)序圖、控制要求表的動(dòng)作需要，就可以規(guī)劃必要的指令元件(如按鈕、觸摸屏開關(guān))、行程檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行元件、功能部件等。這些簡(jiǎn)潔、清晰的圖形資料，可以為PLC的選型、用戶程序的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

  ①動(dòng)作循環(huán)圖

  動(dòng)作循環(huán)圖(包括電磁元件動(dòng)作表)是一種通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的"動(dòng)作"以及實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作所需的執(zhí)行元件、檢測(cè)元件的狀態(tài)，來(lái)描述控制要求的一種方法。

  動(dòng)作循環(huán)圖的特點(diǎn)是控制要求明確，動(dòng)作過(guò)程清晰，執(zhí)行元件與檢測(cè)元件間的相互關(guān)系具體。在機(jī)(械)、電(氣)、液(壓)、氣(動(dòng))聯(lián)合控制的設(shè)備或生產(chǎn)線(如組合機(jī)床、自動(dòng)線)上多采用這種方法來(lái)表達(dá)控制要求。

  圖5-2(a)為某進(jìn)口機(jī)床的工作臺(tái)“夾緊/松開”液壓控制簡(jiǎn)圖，根據(jù)機(jī)床實(shí)際動(dòng)作要求轉(zhuǎn)化成的動(dòng)作循環(huán)圖、電磁元件動(dòng)作表如圖5-2(b)所示。

  動(dòng)作循環(huán)圖一般由機(jī)械、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員提供，但電氣設(shè)計(jì)人員必須對(duì)此進(jìn)行具體了解(機(jī)電一體化設(shè)計(jì)人員自行解決)。特別是圖中所使用的執(zhí)行元件性能與參數(shù)(如電磁閥的額定電壓、電流等)，檢測(cè)元件的性質(zhì)(有觸點(diǎn)開關(guān)、接近開關(guān)等)，設(shè)計(jì)人員必須掌握，以便確定驅(qū)動(dòng)方式與設(shè)計(jì)必要的驅(qū)動(dòng)線路。

  ②時(shí)序圖

  時(shí)序圖是根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，通過(guò)"波形"的形式描述控制要求的一種方法。對(duì)于單純的電氣控制動(dòng)作要求，通過(guò)時(shí)序圖可以明確各輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的相互關(guān)系與動(dòng)作的次序，為PLC程序設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

  圖5-3是某機(jī)床冷卻電動(dòng)機(jī)的手動(dòng)“啟動(dòng)/停止”控制方案圖。機(jī)床冷卻控制的要求是：按下按鈕，如果原來(lái)冷卻電機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)，則啟動(dòng);如果原來(lái)冷卻電機(jī)處在工作狀態(tài)，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(duì)應(yīng)的時(shí)序圖。圖5-3(b)中的Sl為根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、安裝在操作面板上的冷卻“啟動(dòng)/停止”按鈕;K1是控制冷卻電動(dòng)機(jī)主回路需要的接觸器。根據(jù)控制要求，可以達(dá)到指令信號(hào)S1與K1的控制時(shí)序關(guān)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(dá)控制條件與控制輸出間相互關(guān)系的一種方法。通常適用于控制條件較多，信號(hào)間相互關(guān)系復(fù)雜，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的圖形、時(shí)序關(guān)系描述控制要求的場(chǎng)合。

  表5-1是機(jī)械主軸"啟動(dòng)/停止"控制方案表。如主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)啟動(dòng)條件具備時(shí)，機(jī)床主軸控制的動(dòng)作如下。

  a.在手動(dòng)操作方式下，按下操作面板上的“主軸啟動(dòng)”按鈕可以使主軸啟動(dòng);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(dòng)操作方式下，通過(guò)來(lái)自PLC定位控制模塊的M03代碼指令，可以使主軸啟動(dòng);通過(guò)M05代碼指令，可以使主軸停止。

  c.如操作方式不為手動(dòng)或自動(dòng)，或主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能旋轉(zhuǎn);而且，操作面板上的"主軸啟動(dòng)"按鈕無(wú)效。

  d.當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)"主軸停止"按鈕，仍然可以停止主軸。e.當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下停止時(shí)，不可以通過(guò)"主軸啟動(dòng)"按鈕啟動(dòng)主軸。f.在其他操作方式下，不可以啟動(dòng)主軸。

  機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)為中間繼電器，利用中間繼電器的常開觸點(diǎn)控制主軸驅(qū)動(dòng)器“位能”。