PLC控制系統(tǒng)的設計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象的控制要求，為此，而向最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(xiàn)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，需要對要求的動作進一步分析與分解處理。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(huán)圖、液/氣壓控制系統(tǒng)組成簡圖、電磁元件動作表；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(jù)循環(huán)圖、液/氣壓系統(tǒng)簡圖、時序圖、控制要求表的動作需要，就可以規(guī)劃必要的指令元件(如按鈕、觸摸屏開關)、行程檢測開關、執(zhí)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(jù)。

  (1) 動作循環(huán)圖。動作循環(huán)圖(包括電磁元件動作表)是一種通過生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過程的“動作”，以及實現(xiàn)這些動作所需的執(zhí)行元件、檢測元件的狀態(tài)，來描述控制要求的一種方法。

  動作循環(huán)圖的特點是控制要求明確，動作過程清晰；執(zhí)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(lián)合控制的設備或生產(chǎn)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(jù)機床實際動作要求轉化成的動作循環(huán)圖、電磁元件動作表如圖5-2(b)所示。

  動作循環(huán)圖一般由機械、液壓系統(tǒng)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(zhí)行元件性能與參數(shù)(如電磁閥的額定電壓、電流等)，檢測元件的性質(zhì)(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。

  圖5-2 某進口機床的工作臺“夾緊/松開”控制

  (a)液壓控制簡圖;(b)動作循環(huán)圖

  (2) 時序圖。時序圖是根據(jù)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(jù)。

  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，如果原來冷卻電動機處在停止狀態(tài)，則啟動；如果原來冷卻電動機處在工作狀態(tài)，則停止。

  圖5-3 某機床冷卻電動機控制方案圖

  在冷卻控制方案中，圖5-3(a)所示為主回路。根據(jù)控制要求，可以達到指令信號Sl與Kl的控制時序關系如圖5-3(b)所示。其中的Sl為根據(jù)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。

  (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：

  1) 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。

  2) 在自動操作方式下，通過來自PLC定位控制模塊的MO3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。

  3) 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；而且，操作面板上的"主軸啟動"按鈕無效。

  4) 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。

  5) 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。

  6) 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，利用中間繼電器的動合觸點控制主軸驅動器“位能”。以上控制要求對應的操作方式見表5-1。

  表5-1 主軸電機啟動/停止控制要求表