一、PkG定义、构成及功能
可编程逻辑控制器，简称PLC，是指利用微电脑技术制造的通用自动控制设备，其利用一类可编程的存储器对其内部程序进行存储，并对诸如逻辑运算、定时、计数、顺序控制以及算术操作等面向用户的指令进行执行，同时数字或模拟式输入及输出方式实现对相关类型的机械或生产过程的控制。
从结构方面分析，可编程逻辑控制器主要包括固定式和组合式两种类型，其中，固定式可编程逻辑控制器主要是由中央处理器模块、I／O模块、内存块、电源以及显示面板等部分构成，这几大部分共同构成一个不可拆卸的整体。组合式可编程逻辑控制器主要是由中央处理器模块、内存模块、I／O模块、电源模块和机架等几大模块按照一定的规则组合而成。可编程逻辑控制器的核心部件就是中央处理器，其充当着神经中枢的角色，每套可编程逻辑控制器最少配置一个中央处理器，中央处理器的作用主要是依照可编程逻辑控制器系统程序所赋予的功能对用户程序及相关数据进行接收和保存，并通过扫描的方式对现场输入装置传输来的状态及数据进行收集，在寄存器中进行保存。中央处理器主要包括运算器、寄存器、控制器、控制状态总线等部分构成，中央处理器速度及内存容量是可编程逻辑控制器十分重要的参数，其对可编程逻辑控制器工作的速度、I／O的数量以及软件的容量等均发挥着决定性作用，其对控制规模具有限制影响。
可编程逻辑控制器主要具有以下功能：第一，限时控制，可编程逻辑控制器可以提供定时器数个，同时对定时指令进行设定，并且可以十分便捷地进行调用或者是改动；第二，条件控制，可编程逻辑控制器对与、或以及非等逻辑运算指令进行了设置，可以对继电器并联、串联、串并联或者是并串联等相关连接进行处理；第三，步进控制，可编程逻辑控制器的步进控制主要体现为下一工序的开展，在上一工序实现之后进行，同时对移位寄存器进行了设置；第四，通信及联网，当前部分的可编程逻辑控制器已经具备了通信技术，可以实现远程I／O控制，也就是可编程逻辑控制器构成一个分布式控制网络，以便进行集中管理及分散控制；最后，模数及数模转换功能，这一功能并非全部可编程逻辑控制器均具备，此功能主要是控制并调整模拟量。
二、PLC控制系统设计原则及步骤
2.1 PLC控制系统设计原则
电气控制系统的主要目的是确保被控对象工艺要求得到切实满足，促进生产效率及产品质量的进一步提升。在PLC控制系统的设计过程中，一般需要遵循以下几大原则：第一，完整性原则，即确保工业生产过程以及机械设备控制需求得到有效满足；第二，经济性原则，也就是使所设计出的系统简单实用；第三，可靠性原则，即所设计出的PLC控制系统运行稳定可靠；最后，发展性原则，也就是要对生产工艺的发展予以综合性考虑，特别是在通信性能以及I／O接口等方面预留一定的发展空间。
以PLC控制系统所承担的控制任务为主要依据，深入分析被控对象的生产工艺及特性。在控制规模方面，要借助系统的I／O设备总数对控制系统的控制规模进行衡量，PLC控制系统主要适用于控制规模相对较大，尤其是受开关量控制的设备数量多的情况；在可靠性方面，PLC控制主要适用于I／O点数不超过二十的情况；在工艺复杂程度方面，PLC在工艺复杂系数较高的情况下表现最为突出；最后，在数据的处理速度方面，PLC主要适用于数据处理程度有限，并且主要是工业过程控制的场合。
2.2 PLC控制系统设计步骤
PLC控制系统设计主要涉及到硬件及软件两个方面，硬件设计主要针对的是PLC外部设备，软件设计主要针对的是PLC应用程序。PLC控制系统设计步骤主要有以下四步：
(1)了解并熟悉被控对象。进行控制系统设计工作的前提是对被控系统有充分的认识和了解。设计人员需要到现场进行实地调研，收集相关资料，同时与操作人员进行充分的交流和沟通，全面了解被控对象的功能、动作时序、条件、电气系统和机械及液压之间的关系、PLC相互间是否联网、系统工作方式以及人机界面等相关内容；
(2)选择硬件。关于I／O设备，主要涉及到按钮、转换开关、位置开关以及相应的传感器等输入设备，电磁阀、继电器、接触器、信号指示灯以及相应的执行器等输出设备；可编程逻辑控制器，主要包括110模块、可编程逻辑控制器的型号、容量以及电源等；I／O端口分配，在分配I／O通道的时候，需要提供含有I／O编号、名称、设备代码以及功能等相关信息在内的I／O通道分配表；PLC外围硬件线路图的绘制；分配定时器、计数器以及相关的内部辅助继电器地址；
(3)应用程序的编写。要以控制系统具体要求为主要依据，选择适当的设计方法对可编程逻辑控制器的程序进行设计。在进行程序编写时要确保控制需求的充分满足，对相关控制功能以及个任务程序进行逐一编写，对系统指定功能进行完善，一般情况下，需要涉及到初始化程序、检测、故障诊断和显示程序、保护剂连锁程序等内容；
(4)程序的调试，主要包括模拟调试以及现场调试两个阶段，其中，对于模拟调试而言，以现场信号产生方式为依据，可以分为硬件模拟法以及软件模拟法两种。
三、PLC控制系统软件设计方案
PLC控制系统编程软件。在确定PLC编程语言的时候主要要考虑编写及调试的便利性，PLC编程语言主要是面向客户，在实践中比较常见的PLC编程语言主要有梯形图编程语言和指令语句表编程语言两种。其中，梯形图编程语言的应用范围最为广泛，基础是原继电器一接触器控制系统的继电器梯形图，需要提醒的是，图中的连线代表相互间的逻辑关系。梯形图编程格式为：编写顺序为由上到下，各行由左到右，PLC程序执行顺序与梯形图编写顺序之间没有差别；梯形图左垂直线为起始母线，有垂直线为终止母线，各个逻辑行需始于起始母线，终于继电器线圈或终止母线；线圈和起始母线之间必须有触点，但和终止母线间不得有触点。另外一种比较常见的PLC编程语言就是指令语句表编程语言，和计算机汇编语言近似，助记符语言XCPLC指令的表达也是借助便于记忆的文字符号实现的。同一厂家推出的PLC产品，助记符语言和梯形图语言之间是能够进行转换的。助记符语言和梯形图语言的适用范围有一定区别，一般情况下，主要是在手持编程器中使用助记符语言，而计算机编程过程中主要使用梯形图语言。
四、结语
综上所述，随着生产自动化水平的不断提高，依托于机床电气控制的自动化系统逐渐成为当今的一大热点话题，可编程逻辑控制器具有一系列的优点：安全可靠、可以抵抗较强的干扰，程序编写简单，功能优越，能源消耗量低，在现代化工业自动化控制中的应用范围越来越广泛，PLC产品拥有极为乐观的发展前景。笔者在此以三面铣组合机床为例对PLC自动化控制系统的程序设计思路进行阐述。
(审核编辑: 智汇胡妮)
