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在数控机床出现以前，顺序控制技术在工业生产中已经得到广泛应用。许多机械设备的工作过程都需要遵循一定的步骤或顺序。顺序控制即是以机械设备的运行状态和时间为依据，使其按预先规定好的动作次序顺序地进行工作的一种控制方式。

数控机床所用的顺序控制装置（或系统）主要有两种，一种是传统的“继电器逻辑电路”，简称rlc（relay logiccircuit）。另一种是“可编程序控制器”，即plc。

rlc是将继电器、接触器、按钮、开关等机电式控制器件用导线连接而成的以实现规定的顺序控制功能的电路。在实际应用中，rlc存在一些难以克服的缺点。如：只能解决开关量的简单逻辑运算，以及定时、计数等有限几种功能控制，难以实现复杂的逻辑运算、算术运算、数据处理，以及数控机床所需要的许多特殊控制功能，修改控制逻辑需要增减控制元器件和重新布线，安装和调整周期长，工作量大；继电器、接触器等器件体积较大，每个器件工作触点有限。当机床受控对象较多，或控制动作顺序较复杂时，需要采用大量的器件，因而整个rlc体积庞大，功耗高，**性差等。由于rlc存在上述缺点，因此只能用于一般的工业设备和数控车床、数控钻床、数控镗床等控制逻辑较为简单的数控机床。

与rlc比较，plc是一种工作原理完全不同的顺序控制装置。plc具有如下基本功能：

1）plc是由计算机简化而来的。为适应顺序控制的要求，plc省去了计算机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算控制功能，是一种功能介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置。

plc具有与计算机类似的一些功能器件和单元，它们包括：cpu、用于存储系统控制程序和用户程序的存储器、与外部设备进行数据通信的接口及工作电源等。为与外部机器和过程实现信号传送，plc还具有输入、输出信号接口。plc有了这些功能器件和单元，即可用于完成各种*的控制任务

 plc系统的基本功能结构

   2）具有面向用户的指令和*于存储用户程序的存储器。用户控制逻辑用软件实现。适用于控制对象动作复杂，控制逻辑需要灵活变更的场合。

   3）用户程序多采用图形符号和逻辑顺序关系与继电器电路十分近似的“梯形图”编辑。梯形图形象直观，工作原理易于理解和掌握。

   4）plc可与*编程机、编程器、个人计算机等设备联接，可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。

   5）plc没有继电器那种接触不良、触点熔焊、磨损和线圈烧断等故障。运行中无振动、无噪音，且具有较强的抗干扰能力，可以在环境较差（如：粉尘、高温、潮湿等）的条件下稳定、**地工作。

   6）plc结构紧凑、体积小、容易装入机床内部或电气箱内，便于实现数控机床的机电一体化。

   plc的开发利用，为数控机床提供了一种新型的顺序控制装置，并很快在实际应用中显示了强大的生命力。现在plc已成为数控机床的一种基本的控制装置。与rlc比较，采用plc的数控机床结构更紧凑，功能更丰富，工作更**。对于车削中心、加工中心、fmc、fms等机械运动复杂，自动化程度高的加工设备和生产制造系统，plc则是不可缺少的控制装置

  按照plc所能实现的功能的不同，可以把plc大致地分为低档，中档和**机三类。

（1） 低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位、自诊、监控等基本功能，还具有一定的算术运算、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。

（2） 中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路程控制功能。

（3）**机：除具有中档机的功能外，还具有带符号的算术运算、矩阵运算、函数、表格、crt显示、打印等功能。

一个实际的plc控制系统是以plc为核心组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。plc控制系统设计的好坏直接影响着产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。因此，在设计plc控制系统时要全面了解被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系，*大限度地满足生产设备和生产过程的控制要求，同时力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便，并*控制系统。

用户在使用plc进行实际系统设计的过程中，会自觉或不自觉地遵循一定的方法和步骤。plc是一种特殊的计算机，在体系结构、运行方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有其特殊性。虽然不能要求**先做什么，后做什么，具体应该怎样做，但**遵循一些共同的原则，使plc应用系统的设计方法和步骤符合科学化，形成工程化，趋于标准化。

一、 设计原则及方法

1.系统设计的基本原则

在进行plc控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则：

（1）完全满足被控对象的工艺要求。

（2）在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量使控制系统简单、经济。

（3）控制系统要。

（4）在设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。

2.设计内容

（1）根据被控对象的特性及用户的要求，拟定plc控制系统的技术条件和设计指标，并写出详细的设计任务书，作为整个控制系统设计的依据。

（2）参考相关产品资料，选择开关种类、传感器类型、电气传动形式、继电器/接触器的容量以及电磁阀等执行机构。

（3）选择plc的型号及程序存储器容量，确定各种模块的数量。

（4）绘制plc的输入/输出端子接线图。

（5）设计plc控制系统的监控程序。

（6）输入程序并调试，根据设计任务书进行测试，提交测试报告。

（7）根据要求设计电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（8）编写设计说明书和使用说明书等设计文档。

3.设计方法及步骤

（1）详细了解和分析被控对象的工艺条件，根据生产设备和生产过程的控制要求，分析被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系（动作顺序、动作条件）和**要加入的联锁保护及系统的操作方式（手动、自动）等。

（2）根据被控对象对plc控制系统的技术指标，确定所需输入/输出信号的点数，选配适当的plc。

（3）根据控制要求有规则、有目的地分配输入/输出点（i/o分配），设计plc的i/o电气接口图（plc的i/o口与输入/输出设备的连接图）。绘出接线图并接线施工，完成硬件设计。

（4）根据生产工艺的要求画出系统的工艺流程图。

（5）根据系统的工艺流程图设计出梯形图，同时可进行电气控制柜的设计和施工。

（6）如用编程器，需将梯形图转换成相应的指令并输入到plc中。

（7）调试程序，**行模拟调试，然后再进行系统调试。调试时可模拟用户输入设备的信号给plc，输出设备可暂时不接，输出信号可通过plc主机的输出指示灯监控通断变化，对于内部数据的变化和各输出点的变化顺序，可在上位计算机上运行软件的监控功能，查看运行动作时序图。

（8）程序模拟调试通过后，接入现场实际控制系统与输入/输出设备联机调试，如不满足要求，再修改程序或检查更改接线，直至满足要求。调试成功后做程序备份，同时提交测试报告。

（9）编写有关技术文件（包括i/o电气接口图、流程图、程序及注释文件、故障分析及排除方法等），完成整个plc控制系统的设计。

以上是设计一个plc控制系统的大致步骤，具体系统设计要根据系统规模的大小、控制要求的复杂程度、控制程序步数的多少灵活处理，有的步骤可以省略，也可作适当的调整