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西門子PLC系統(tǒng)構(gòu)造與計算機構(gòu)造相類似，它由硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)共同組成，其中硬件設(shè)備包括處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出裝置、外圍設(shè)備以及現(xiàn)場設(shè)備等。處理設(shè)備是PLC系統(tǒng)的控制中樞，由控制電路、算術(shù)邏輯單元、存儲器等構(gòu)成，它在PLC中的地位相當于大腦在人體中的地位，負責系統(tǒng)整體的運行和操作。通常情況下，用戶借助通訊編程設(shè)備向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)和命令，處理器對這些數(shù)據(jù)和命令進行接收，并寄存于臨時存儲器（RAM）中。PLC開機后，處理器會從RAM中調(diào)用數(shù)據(jù)并執(zhí)行命令，直到所有指令執(zhí)行完畢后，便完成了一個掃描周期，程序也被完整的執(zhí)行了一次。PLC通過執(zhí)行用戶編寫的程序?qū)ΜF(xiàn)場實行有效的監(jiān)視和控制，大大節(jié)省了人力和物力，實現(xiàn)了工業(yè)自動化控制。 
     能夠取得良好的控制效果，四，控制回路掘進機器人的控制回路可以實現(xiàn)如下的功能:1，各電機組的起停,2，各液壓閥組的動作,3，報警蜂鳴器的起停,4，照明設(shè)備的起停等，五，保護回路掘進機器人控制系統(tǒng)采用了多種檢測傳感器。
     對軟件的設(shè)計主要是按照控制的標準把工藝的程序圖變成了梯形圖，在控制系統(tǒng)中的應用是重要的問題，過程的編寫則是設(shè)計軟件的具體方式，在應用的過程中，好的軟件設(shè)計方案是非常重要的，2.2.1程序的設(shè)計理念基本的程序:不但能夠在獨立的程序來控制比較簡單的工藝生產(chǎn)。
     PLC系統(tǒng)中抗干擾設(shè)計，工業(yè)領(lǐng)域的自動化不斷地在發(fā)展，晶閘管可控整流與變頻調(diào)速設(shè)備的應用也十分地廣泛，這樣就造成了交流電網(wǎng)方面的污染，也產(chǎn)生了很多的干擾性問題，所以，抗干擾就成了控制系統(tǒng)在設(shè)計的過程中一定要重視的問題。
     F/V轉(zhuǎn)換器,再次要完善接地系統(tǒng)，保護接地，工作接地，本安系統(tǒng)接地，防靜電接地和防雷接地設(shè)置到位，并選擇正確的接地方法，保證接地電阻滿足規(guī)范要求,在工業(yè)現(xiàn)場安裝的PLC必須使用金屬盤柜屏蔽安裝，并可靠接地。
     這樣的方式就被稱為模塊化的程序設(shè)計，2.2.2PLC控制系統(tǒng)中程序的設(shè)計要點控制系統(tǒng)的I/O分配，按照生產(chǎn)線由前到后，點數(shù)會逐漸地增多，盡量將一個系統(tǒng)，設(shè)備或者是元件的信號都集中再編址，這樣便于維護，定時設(shè)備與計數(shù)設(shè)備需要進行統(tǒng)一化的編號。

     2，PLC的選型及IO口分配經(jīng)過對掘進機器人控制系統(tǒng)的分析，決定選用三菱FX2N系列PLC，F(xiàn)X2N系列PLC是三菱FX系列PLC中性能，功能強的產(chǎn)品，可以適用于大多數(shù)單擊控制或簡單網(wǎng)絡(luò)控制，它應用了高性能的CPU。
     PLC系統(tǒng)中抗干擾設(shè)計，工業(yè)領(lǐng)域的自動化不斷地在發(fā)展，晶閘管可控整流與變頻調(diào)速設(shè)備的應用也十分地廣泛，這樣就造成了交流電網(wǎng)方面的污染，也產(chǎn)生了很多的干擾性問題，所以，抗干擾就成了控制系統(tǒng)在設(shè)計的過程中一定要重視的問題。
     有時有可能造成意想不到的后果，如電機正，反轉(zhuǎn)信號互鎖的問題，在電機正，反轉(zhuǎn)切換時，由于PLC的輸出是一個掃描周期后，對所有的輸出集中進行刷新的，所以正，反轉(zhuǎn)輸出幾乎同時轉(zhuǎn)換，即一個接觸器斷電釋放，一個得電吸合。
     輸出000600＝1，當000000＝0且停止信號000001＝0時，輸出000600＝0，在實際使用時根據(jù)系統(tǒng)控制要求選擇可靠性高的動作優(yōu)先程序，可以改善系統(tǒng)的可靠性，2.5互鎖信號的處理互鎖信號處理不當。
     基于此確定PLC的IO點數(shù),(3)分配PLC的輸入/輸出點地址,(4)設(shè)計PLC的硬件和軟件，可同時進行,(5)進行總裝統(tǒng)調(diào),(6)修改或調(diào)整硬件的設(shè)計，投入實際使用,(7)文件整理，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如圖2所示。

西門子PLC系統(tǒng)的可靠性即系統(tǒng)在限定的要求和的時間內(nèi)完成計劃任務(wù)的能力，PLC系統(tǒng)可靠性的高低一般以可靠度、故障率、平均失效間隔時間、平均故障修復時間、工作有效度、系統(tǒng)性等數(shù)據(jù)來表示。就目前而言，PLC本身的可靠性還是比較高的，某些公司生產(chǎn)的PLC設(shè)備的平均*運行時間甚至達到幾十萬個小時。工程實踐顯示，PLC系統(tǒng)的故障中只有很少一部分屬于PLC本身的故障，而這部分當中，絕大多數(shù)發(fā)生在輸入輸出接口電路，只有極少部分故障屬于PLC主機的問題。因此，提高PLC系統(tǒng)可靠性，應該以減小失效率，延長平均失效間隔時間、縮短平均故障修復時間以及提高系統(tǒng)有效度為出發(fā)點，妥善的制定措施。此外，提高PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性，離不開軟件和硬件的相互結(jié)合，對于部分在可靠性方面存在特殊要求的PLC系統(tǒng)，還要針對性的制定額外策略，如加入自我診斷功能、建立備用系統(tǒng)等。 
     避免造成存儲器信息遺失，然后設(shè)計一種互鎖程序，以保護信息數(shù)據(jù)，第三，優(yōu)化故障檢測程序，保護數(shù)據(jù)與信息，控制系統(tǒng)運作中各項設(shè)備的運行都有嚴格的時間限制，把時間當作指標，在要檢測的每一項運行環(huán)節(jié)開始的同時設(shè)置一個定時器。
     定時器的時間設(shè)定值比正常情況下的運作時間稍長，另外，可以將事先編好部分經(jīng)常出現(xiàn)的故障異常邏輯程序編入用戶程序之中，將試驗有效的程序保存到光盤之中，重點保護應用程序的備份，4.6，引入冗余設(shè)計通常PLC系統(tǒng)的運行是非常穩(wěn)定的。
     當機床故障時，可以使機床得到有效地控制，如某系統(tǒng)正常工作時，其輸入信號000000，000001和輸出信號000600，000601，000602之間的正常邏輯關(guān)系為:如圖8所示程序進行邏輯檢測，001000。
     因此，需要對模擬信號加以處理，使之逼近真實的數(shù)據(jù)，常用的數(shù)字濾波法有算數(shù)平均法，比較取舍法，中值法等等，可以有效濾除干擾引起的跳變值，提高系統(tǒng)可靠性，2.3電路及程序的選擇圖2為停止按鈕為常開的簡單啟?？刂?。

     基本單元PLC電源類型可分為AC電源輸入和DC電源輸入[3],根據(jù)輸出類型的不同，可分為晶體管輸出，雙向晶閘管輸出(FX2N-16，F(xiàn)X2N-128無此產(chǎn)品)，繼電器輸出，在PLC通信方面，在CC-Link。
     圖1中，000000為啟動信號，000001為停止信號，000600為輸出信號，TIM000，TIM001為定時器定時時間，可以根據(jù)實際情況和系統(tǒng)要求來確定，圖1的程序可保證啟動按鈕SB1可靠閉合后(0.5s)000600有效。
     圖5為啟動優(yōu)先程序，圖4中停止信號000001＝0時，輸出信號000600＝0，當000001＝1時，且啟動信號000000＝1時，輸出000600＝1，稱為停止優(yōu)先程序，圖5中只要啟動信號000000＝1。
     如接觸器，電磁閥是否可靠動作，這類問題可以采用圖7所示的程序較好地解決，圖7中000001是連接輸出接觸器KM1的常開觸點，定時器TIM000定時時間設(shè)定值比正常情況下接觸器動作時間長25%左右，若接觸器KM1在定時器定時范圍內(nèi)沒有有效動作。

西門子PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計要在達到控制標準的前提下，進行簡化設(shè)計，包括硬件設(shè)計簡化以及通訊接口簡化。硬件設(shè)計簡化應盡量縮減設(shè)備元器件的品種與數(shù)量，并使用統(tǒng)一品牌的元器件；通訊接口簡化應盡量采用PLC設(shè)備支持的通訊協(xié)議，減少協(xié)議轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)中的通訊協(xié)議盡量統(tǒng)一。這樣既能減少控制系統(tǒng)的復雜性，降低故障率，同時也可以降低投資成本和維護成本。 
　　3.2、設(shè)備的質(zhì)量控制原則 
　　保證控制系統(tǒng)中每個設(shè)備元件的質(zhì)量，正確選擇與使用設(shè)備元件，是提高整個控制系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵所在。設(shè)備元件的選用不當，會造成控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至失效，因此，PLC控制系統(tǒng)中所使用的設(shè)備元件必須經(jīng)過正確的計算并結(jié)合電氣設(shè)備的運行環(huán)境與條件進行選擇，從而保證其工作穩(wěn)定性和性。 
     則報警輸出000601置位，由故障復位按鈕清除，3.2邏輯故障檢測法機床控制系統(tǒng)在正常運行時，各個信號之間存在一定的邏輯關(guān)系，當故障時，這種關(guān)系得到破壞，可以據(jù)此判斷故障原因，所以，可以事先編制好一些常見的故障程序加進用戶程序。
     ，提高輸入，輸出信號可靠性的程序設(shè)計方法2.1觸點輸入信號的[去抖動"措施當觸點信號作為輸入信號時，則不可避免地會產(chǎn)生抖動，容易引起誤動作，可采用如圖1所示的梯形圖程序，利用PLC內(nèi)部的定時器來實現(xiàn)消抖。
     采用軟件算法獲取可靠的數(shù)據(jù)，并在盡量短的周期內(nèi)重復輸出數(shù)據(jù)，第二，對信息進行保護與恢復，設(shè)置互鎖功能，PLC控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在故障時，應迅速將當前狀態(tài)存進存儲器里，對存儲器進行，嚴禁對存儲器進行其他操作。
     2s后000600＝1，3，故障檢測實踐證明，在設(shè)備地維護，檢修過程中，利用PLC程序進行自診斷，可以大大提高工作效率，對提高設(shè)備穩(wěn)定運行，有了可靠保障，3.1時間故障檢測法執(zhí)行機構(gòu)可靠動作，成為PLC有效控制對象的關(guān)鍵。
     CC-Link/LT，MELSEC-I/OLink，AS-i網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，還增加了M-NET網(wǎng)絡(luò)通信功能，F(xiàn)X2N系列PLC還增加了大量的特殊功能模塊，主要包括:高速計數(shù)，脈沖輸出，定位，溫度測量和調(diào)節(jié)模塊(A/D轉(zhuǎn)換模塊)等。

     掘進機器人采用輪式行走機構(gòu)，行走機構(gòu)用來實現(xiàn)機器人的調(diào)動和牽引轉(zhuǎn)載機，根據(jù)工作和調(diào)動速度大小的不同，行走機構(gòu)應該具有多種行走速度，電氣系統(tǒng)向機器提供動力，并且可以驅(qū)動和控制掘進機器人中的所有電機，電控裝置和照明裝置等。
     操作箱，工作機構(gòu)的各電機組，隔爆型蜂鳴器，隔爆型機車照明組，隔爆型控制按鈕，瓦斯斷電儀等組成，電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的配合，以實現(xiàn)整機的運作，其系統(tǒng)框圖如圖1，三，控制方案的設(shè)計PLC(可編程控制器)是以微型計算機為核心的通用工業(yè)控制裝置。
     4，結(jié)束語PLC控制系統(tǒng)硬件是基礎(chǔ)，軟件是核心，PLC程序設(shè)計的好壞直接影響控制系統(tǒng)的性能和可靠性，在實際應用中，充分利用PLC內(nèi)部豐富的資源，充分了解控制系統(tǒng)的控制要求與工藝流程，在軟件設(shè)計時采用合適的抗干擾措施。

西門子PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，在設(shè)計時往往有多種選擇方案，在實現(xiàn)控制功能的前提下，要盡可能的選擇較為簡單的設(shè)計方案。簡化設(shè)計方案一是減少元部件的數(shù)目，從而降低元部件的失效率；二是減少元部件的種類，縮短平均故障修復時間；三是減少系統(tǒng)中通訊協(xié)議的種類，減少協(xié)議轉(zhuǎn)換器的使用，從而減少通訊故障點。此外，在選擇元部件時挑選通用性較好的標準部件，也可以減少故障的維護時間。通過簡化設(shè)計方案，可以降低系統(tǒng)的復雜性，從而有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 
　　4.2、提高輸入輸出模塊的穩(wěn)定性 
　　輸入輸出設(shè)備的質(zhì)量和穩(wěn)定性是PLC系統(tǒng)可靠性的重要影響因素，在系統(tǒng)的設(shè)計和制造過程中，要選擇質(zhì)量和穩(wěn)定性較好的變送器與開關(guān)設(shè)備，同時要嚴格執(zhí)行工廠驗收試驗（FAT）、現(xiàn)場驗收試驗（SAT）等驗收程序，做好線路的檢查、抽查工作，避免線路短路、斷路或觸點松動等情況的發(fā)生。在程序設(shè)計方面，可以通過引入數(shù)字濾波設(shè)計來提高輸入信號的穩(wěn)定性和可信度。
     可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，但是在運行過程當中無法避免系統(tǒng)會出現(xiàn)問題，雖然概率極低，但對于一些重要的場合，一旦問題出現(xiàn)，造成的影響將會是非常嚴重的，對于這類場合，就需要通過引入冗余設(shè)計來保證控制系統(tǒng)運行的可靠性。
     把PLC控制系統(tǒng)中設(shè)置在金屬柜里，金屬的外殼能夠接地，來屏蔽經(jīng)典與磁場，預防空間發(fā)生的輻射干擾，3)布線的方式:強電的動力線路與弱電的信號線在走線的時候要分開，還需要有一些間隔，2.2PLC控制系統(tǒng)中軟件的設(shè)計在設(shè)計硬件的時候還可以進行軟件的設(shè)計。
     通常都會應用這樣的方法:1)隔離的方式:因為電網(wǎng)里產(chǎn)生的高頻干擾是分布的電容之間耦合形成的，因此，應該使用一比一的超隔離變壓設(shè)備，把中性點通過電容來接地，2)屏蔽的方式:通常會使用金屬的外殼來進行屏蔽。
     CPU的運算速度和運算性能更強，其基本邏輯指令執(zhí)行時間為0.08μs，應用指令執(zhí)行時間只有每條3.7-幾百微秒,FX2N系列PLC還設(shè)有傳送，移位，求補，代碼轉(zhuǎn)換，浮點運算能力，性能更加完善，F(xiàn)XN系列PLC基本單元有16/32/48/64/80/128共6種規(guī)格。
     001001，001002為合法狀態(tài)標志，000603為報警輸出，可以看出，當000000，000001，000600，000601，000602的邏輯關(guān)系不是上述的三種時，000603＝1，輸出報警信號或停機。

     而且可以實現(xiàn)電氣保護，本機應用PLC控制電氣控制回路，掘進機器人除了截割頭由電機驅(qū)動外，其余動作均由液壓馬達驅(qū)動，液壓系統(tǒng)主要由泵站，控制閥組，驅(qū)動馬達，液壓缸及輔助液壓元件組成，二，掘進機器人電控系統(tǒng)的組成掘進機器人的電控系統(tǒng)主要由隔爆兼本質(zhì)型電控箱。
     它將傳統(tǒng)的繼電器―接觸器控制與計算機程序控制，通信有機地結(jié)合為一體，具有功能強大，環(huán)境適應能力強，編程簡單易學，與控制系統(tǒng)兼容性高等諸多優(yōu)點，并且已經(jīng)廣泛的應用于各種工業(yè)控制中，由此可見，采用PLC作為掘進機器人的控制核心。
     避免電機繞組溫度絕緣老化，六，掘進機器人控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計1，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程的具體步驟主要有:(1)分析被控對象，明確控制要求,(2)確定所需要的PLC機型，以及用戶輸入/輸出設(shè)備。

西門子PLC系統(tǒng)經(jīng)常位于比較惡劣的工作環(huán)境中，其中的各種干擾尤其是電磁干擾嚴重影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了有效屏蔽電磁干擾，保證設(shè)備在電磁環(huán)境中正常運行，并且不對周圍的其他電磁設(shè)備造成影響，在設(shè)計時必須加強系統(tǒng)的電磁兼容性。PLC系統(tǒng)受到的電磁干擾分內(nèi)部干擾和外部干擾，內(nèi)部干擾是PLC系統(tǒng)本身產(chǎn)生的電磁干擾，需要PLC制造商在設(shè)計制造時就加以考慮。通過選擇性能優(yōu)良的PLC品牌可以充分減少內(nèi)部干擾的問題。外部干擾即來自工作環(huán)境的干擾，包括輻射干擾、輸入輸出設(shè)備干擾、接地干擾、電源干擾等，為有效外部干擾，需要在PLC系統(tǒng)設(shè)計、安裝和使用時，充分考慮環(huán)境因素，針對性的制定措施，進行合理的安裝和布線，做好電源的隔離，保證有效的接地，選擇屏蔽性能好的電纜，必要時可對電纜進行穿管保護，從而有效降低系統(tǒng)受到的電磁干擾。  
     000001都有發(fā)生故障的可能，但輸入電路開路的現(xiàn)象更為常見，采用圖3電路及程序，不論000000，000001故障還是輸入電路開路，輸出都為狀態(tài)，保障了系統(tǒng)的可靠性，2.4優(yōu)先程序設(shè)計圖4為停止優(yōu)先程序。
     首先要選擇恰當?shù)墓╇婋娫?，使用隔離性能良好的隔離變壓器，采用分布電容較小，較大的配電器，以削減干擾,其次要保護輸入輸出通道，使用數(shù)字傳感器代替模擬傳感器，對輸出輸入通道采用電氣隔離的方式進行保護，模擬量的輸入輸出可采用V/F。
     包括瓦斯傳感器，油溫，液位傳感器，冷卻水量傳感器等，瓦斯傳感器檢測井下瓦斯是否超標，油溫，液位傳感器防止油路溫度過高和液壓系統(tǒng)油量過低損壞液壓元件，冷卻水量傳感器確保截割電機冷卻水量達到電機冷卻的標準。
     它們同時動作，有可能斷電接觸器觸點電弧尚未熄滅時得電接觸器觸點已閉合，造成電源瞬時短路，在設(shè)計梯形圖時可利用定時器來避免這種情況，保證系統(tǒng)的可靠性，圖6為利用定時器實現(xiàn)嚴格互鎖程序圖，000000為電機正轉(zhuǎn)切換信號。

     通常都會應用這樣的方法:1)隔離的方式:因為電網(wǎng)里產(chǎn)生的高頻干擾是分布的電容之間耦合形成的，因此，應該使用一比一的超隔離變壓設(shè)備，把中性點通過電容來接地，2)屏蔽的方式:通常會使用金屬的外殼來進行屏蔽。
     停止按鈕SB2可靠閉合后000600無效，有效避免SB1，SB2抖動及外部干擾000000，000001信號引起的誤操作，提高信號可靠性和系統(tǒng)容錯性，2.2模擬信號數(shù)字濾波法機床控制系統(tǒng)中，對模擬信號采樣的真實性要求*。
     把PLC控制系統(tǒng)中設(shè)置在金屬柜里，金屬的外殼能夠接地，來屏蔽經(jīng)典與磁場，預防空間發(fā)生的輻射干擾，3)布線的方式:強電的動力線路與弱電的信號線在走線的時候要分開，還需要有一些間隔，2.2PLC控制系統(tǒng)中軟件的設(shè)計在設(shè)計硬件的時候還可以進行軟件的設(shè)計。
     000001為電機反轉(zhuǎn)切換信號，000002為停止信號，000060為電機正轉(zhuǎn)輸出信號，000601為電機反轉(zhuǎn)輸出信號，在進行正，反轉(zhuǎn)切換時，反轉(zhuǎn)切換為正轉(zhuǎn)時，000000＝1，000601＝0，定時器TIM000開始定時。

     還能夠成為組合中模塊結(jié)構(gòu)的單元程序，基本程序機構(gòu)的方式有這幾種:順序結(jié)構(gòu)，條件的分支以及循環(huán)結(jié)構(gòu)，模塊化的程序:將一個總控制的目標程序分為很多的具備清晰子任務(wù)程序的模塊，再分來進行編寫與調(diào)試，終組成一個完整的整體程序。
     4.5，提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的軟件措施，提高輸入輸出信號的準確性，充分考慮觸點的抖動狀況與系統(tǒng)規(guī)定的響應速率，采用延時確認的方法，在確定觸點穩(wěn)定斷開或閉合的狀況下方能執(zhí)行相應動作,在對模擬信號進行多次采樣的前提下。
     圖3為停止按鈕為常閉的簡單啟?？刂?，000000按鈕按下，輸出000600＝1，停止按鈕000001按下，000600＝0，如果以輸出000600＝0為狀態(tài)，則從可靠性角度來看圖3的可靠性要高，雖然000000。