工業(yè)機(jī)器人既有“手臂”，也有“手指”，甚至還有“腿”可以移動(dòng)，那么工業(yè)機(jī)器人是否有“大腦”呢？PLC可能就是我們所謂的“大腦”。這個(gè)“大腦”是設(shè)計(jì)出來(lái)的？現(xiàn)在分享一份關(guān)于PLC控制系統(tǒng)及其軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的干貨，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

01、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

① 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件

② 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)

③ 選定 PLC 的型號(hào)

④ 編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖

⑤ 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說(shuō)明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)

⑥ 了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系

⑦ 設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件

⑧ 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

02、PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1） PLC 型號(hào)的選擇

① 對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

② 對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇

③ 對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇

④ 根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

⑤ 對(duì)在線和離線編程的選擇

⑥ 據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

⑦ 對(duì) PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

（2）分配輸入 / 輸出點(diǎn)

① 確定 I/O 通道范圍

②確定內(nèi)部輔助繼電器

③ 分配定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器

03、PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟

（1）PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法

① 圖解法編程

a. 梯形圖法

b. 邏輯流程圖法

c. 時(shí)序流程圖法

d. 步進(jìn)順控法

② 經(jīng)驗(yàn)法編程

③ 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程

（2）PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟

① 對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊

② 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖

③ 繪制各種電路圖

④ 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試

⑤ 制作控制臺(tái)與控制柜

⑥ 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

⑦ 編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行

控制單元輸入端子接線

輸入線盡可能遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線等干擾源

不能將輸入設(shè)備連接到帶“ . ”端子上

交流型PLC的內(nèi)藏式直流電源輸出可用于輸入；直流型PLC的直流電源輸出功率不夠時(shí)，可使用外接電源

切勿將外接電源加到交流型PL 的內(nèi)藏式直流電源的輸出端子上

切勿將用于輸入的電源并聯(lián)在一起，更不可將這些電源并聯(lián)到其他電源上

控制單元輸出端子接線

輸出線盡可能遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線等干擾源

不能將輸出設(shè)備連接到帶“ . ”端子上

各“ COM ”端均為獨(dú)立的，故各輸出端既可獨(dú)立輸出，又可采用公共并接輸出。當(dāng)各負(fù)載使用不同電壓時(shí)，采用獨(dú)立輸出方式；而各個(gè)負(fù)載使用相同電壓時(shí)，可采用公共輸出方式

當(dāng)多個(gè)負(fù)載連到同一電源上時(shí)，應(yīng)使用型號(hào)為 AFP1803 的短路片將它們的“ COM ”端短接起來(lái)

若輸出端接感性負(fù)載時(shí)，需根據(jù)負(fù)載的不同情況接入相應(yīng)的保護(hù)電路。在交流感性負(fù)載兩端并接RC串聯(lián)電路；在直流感性負(fù)載兩端并接二極管保護(hù)電路；在帶低電流負(fù)載的輸出端并接一個(gè)泄放電阻以避免漏電流的干擾。以上保護(hù)器件應(yīng)安裝在距離負(fù)載50cm以內(nèi)，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

在PLC內(nèi)部輸出電路中沒(méi)有保險(xiǎn)絲，為防止因負(fù)載短路而造成輸出短路，應(yīng)在外部輸出電路中安裝熔斷器或設(shè)計(jì)緊急停車電路

實(shí)例：PLC在機(jī)床控制中的作用

工藝要求：

四工位組合機(jī)床由四個(gè)工作滑臺(tái)，各帶一個(gè)加工動(dòng)力頭，組成四個(gè)加工工位。除了四個(gè)加工工位外，還有夾具、上下料機(jī)械手和進(jìn)料器四個(gè)輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共四部分。工藝要求為有上料機(jī)械手自動(dòng)上料，機(jī)床的四個(gè)加工動(dòng)力刀頭同時(shí)對(duì)一個(gè)零件進(jìn)行加工，一次完成一個(gè)零件，通過(guò)下料機(jī)械手自動(dòng)取走加工完的零件。要求具有全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種工作方式。

下圖是組合機(jī)床控制系統(tǒng)全自動(dòng)工作循環(huán)和半自動(dòng)工作循環(huán)式的狀態(tài)流程圖。圖中S2是初始狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)它的條件是各滑臺(tái)、各輔助裝置都處在原位，夾具為松開狀態(tài)，料道有待加工零件且潤(rùn)滑系統(tǒng)工作正常，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

組合機(jī)床全自動(dòng)和半自動(dòng)工作過(guò)程：

上料 按下啟動(dòng)按鈕，上料機(jī)械手前進(jìn)，將零件送到夾具上，夾具加緊零件。同時(shí)進(jìn)料裝置進(jìn)料，之后上料機(jī)械手退回原位，放料裝置退回原位

加工 四個(gè)工作滑臺(tái)前進(jìn)，四個(gè)加工動(dòng)力頭同時(shí)加工，洗端面、打中心孔。加工完成后，各工作滑臺(tái)退回原位

下料 下料機(jī)械手向前抓住零件，夾具松開，下料機(jī)械手退回原位并取走加工完的零件。

這樣就完成了一個(gè)工作循環(huán)。如果選擇了預(yù)停，則每個(gè)循環(huán)完成后，機(jī)床自動(dòng)停在原位，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工作方式；如果不選擇預(yù)停，則機(jī)床自動(dòng)開始下一個(gè)工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)工作方式，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

04、PLC的選型

四個(gè)工位組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)42個(gè)，輸出信號(hào)27個(gè)，均為開關(guān)量。其中外部輸入元件包括：17個(gè)檢測(cè)元件、24個(gè)按鈕開關(guān)、1個(gè)選擇開關(guān)；外部輸出元件包括：16個(gè)電磁閥、6個(gè)接觸器、5個(gè)指示燈。

根據(jù)I/O信號(hào)的數(shù)量、類型以及控制要求，同時(shí)考慮到維護(hù)、改造和經(jīng)濟(jì)等諸多因素，決定選用FX2N -64MR主機(jī)和一個(gè)輸出擴(kuò)展單元FX-16EX，這樣共有48個(gè)輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)就是主機(jī)的32點(diǎn)，滿足控制要求。

I/O地址編號(hào);將輸入信號(hào)42個(gè)，輸出信號(hào)27個(gè)按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址。列出外部I/O信號(hào)與PLCI/O端地址對(duì)照表，如表所示，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。

05、PLC梯形圖程序

四工位組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)梯形圖包括初始化程序、手動(dòng)調(diào)整程序和自動(dòng)工作程序。圖2是四工位組合機(jī)床在全自動(dòng)與半自動(dòng)工作方式時(shí)的梯形圖程序，它采用了STL步進(jìn)指令編寫，程序簡(jiǎn)捷、清楚。圖3四工位組合機(jī)床初始化程序梯形圖，關(guān)注公眾號(hào)“三〇智工”，技能人才就業(yè)一步到位以及企業(yè)免費(fèi)發(fā)布招聘崗位。