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西門子PLC系統(tǒng)構造與計算機構造相類似，它由硬件設備和軟件系統(tǒng)共同組成，其中硬件設備包括處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出裝置、外圍設備以及現場設備等。處理設備是PLC系統(tǒng)的控制中樞，由控制電路、算術邏輯單元、存儲器等構成，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備向系統(tǒng)中輸入數據和命令，處理器對這些數據和命令進行接收，并寄存于臨時存儲器（RAM）中。PLC開機后，處理器會從RAM中調用數據并執(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)行用戶編寫的程序對現場實行有效的監(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，過程的編寫則是設計軟件的具體方式，在應用的過程中，好的軟件設計方案是非常重要的，2.2.1程序的設計理念基本的程序:不但能夠在獨立的程序來控制比較簡單的工藝生產。
     PLC系統(tǒng)中抗干擾設計，工業(yè)領域的自動化不斷地在發(fā)展，晶閘管可控整流與變頻調速設備的應用也十分地廣泛，這樣就造成了交流電網方面的污染，也產生了很多的干擾性問題，所以，抗干擾就成了控制系統(tǒng)在設計的過程中一定要重視的問題。
     F/V轉換器,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計，2.2.2PLC控制系統(tǒng)中程序的設計要點控制系統(tǒng)的I/O分配，按照生產線由前到后，點數會逐漸地增多，盡量將一個系統(tǒng)，設備或者是元件的信號都集中再編址，這樣便于維護，定時設備與計數設備需要進行統(tǒng)一化的編號。

     2，PLC的選型及IO口分配經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，FX2N系列PLC是三菱FX系列PLC中性能，功能強的產品，可以適用于大多數單擊控制或簡單網絡控制，它應用了高性能的CPU。
     PLC系統(tǒng)中抗干擾設計，工業(yè)領域的自動化不斷地在發(fā)展，晶閘管可控整流與變頻調速設備的應用也十分地廣泛，這樣就造成了交流電網方面的污染，也產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，反轉信號互鎖的問題，在電機正，反轉切換時，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，反轉輸出幾乎同時轉換，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,(3)分配PLC的輸入/輸出點地址,(4)設計PLC的硬件和軟件，可同時進行,(5)進行總裝統(tǒng)調,(6)修改或調整硬件的設計，投入實際使用,(7)文件整理，PLC控制系統(tǒng)的設計流程圖如圖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完成計劃任務的能力，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)性等數據來表示。就目前而言，PLC本身的可靠性還是比較高的，某些公司生產的PLC設備的平均*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，然后設計一種互鎖程序，以保護信息數據，第三，優(yōu)化故障檢測程序，保護數據與信息，控制系統(tǒng)運作中各項設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)開始的同時設置一個定時器。
     定時器的時間設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常出現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，使之逼近真實的數據，常用的數字濾波法有算數平均法，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?？刂啤?/p>

     基本單元PLC電源類型可分為AC電源輸入和DC電源輸入[3],根據輸出類型的不同，可分為晶體管輸出，雙向晶閘管輸出(FX2N-16，FX2N-128無此產品)，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沒有有效動作。

西門子PLC控制系統(tǒng)的設計要在達到控制標準的前提下，進行簡化設計，包括硬件設計簡化以及通訊接口簡化。硬件設計簡化應盡量縮減設備元器件的品種與數量，并使用統(tǒng)一品牌的元器件；通訊接口簡化應盡量采用PLC設備支持的通訊協(xié)議，減少協(xié)議轉換，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、設備的質量控制原則 
　　保證控制系統(tǒng)中每個設備元件的質量，正確選擇與使用設備元件，是提高整個控制系統(tǒng)可靠性的關鍵所在。設備元件的選用不當，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)中所使用的設備元件必須經過正確的計算并結合電氣設備的運行環(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系，當故障時，這種關系得到破壞，可以據此判斷故障原因，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內部的定時器來實現消抖。
     采用軟件算法獲取可靠的數據，并在盡量短的周期內重復輸出數據，第二，對信息進行保護與恢復，設置互鎖功能，PLC控制系統(tǒng)發(fā)現系統(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)行機構可靠動作，成為PLC有效控制對象的關鍵。
     CC-Link/LT，MELSEC-I/OLink，AS-i網絡基礎上，還增加了M-NET網絡通信功能，FX2N系列PLC還增加了大量的特殊功能模塊，主要包括:高速計數，脈沖輸出，定位，溫度測量和調節(jié)模塊(A/D轉換模塊)等。

     掘進機器人采用輪式行走機構，行走機構用來實現機器人的調動和牽引轉載機，根據工作和調動速度大小的不同，行走機構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，以實現整機的運作，其系統(tǒng)框圖如圖1，三，控制方案的設計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，結束語PLC控制系統(tǒng)硬件是基礎，軟件是核心，PLC程序設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)結構復雜，在設計時往往有多種選擇方案，在實現控制功能的前提下，要盡可能的選擇較為簡單的設計方案。簡化設計方案一是減少元部件的數目，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 
　　輸入輸出設備的質量和穩(wěn)定性是PLC系統(tǒng)可靠性的重要影響因素，在系統(tǒng)的設計和制造過程中，要選擇質量和穩(wěn)定性較好的變送器與開關設備，同時要嚴格執(zhí)行工廠驗收試驗（FAT）、現場驗收試驗（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。在程序設計方面，可以通過引入數字濾波設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)會出現問題，雖然概率極低，但對于一些重要的場合，一旦問題出現，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計來保證控制系統(tǒng)運行的可靠性。
     把PLC控制系統(tǒng)中設置在金屬柜里，金屬的外殼能夠接地，來屏蔽經典與磁場，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)中軟件的設計在設計硬件的時候還可以進行軟件的設計。
     通常都會應用這樣的方法:1)隔離的方式:因為電網里產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還設有傳送，移位，求補，代碼轉換，浮點運算能力，性能更加完善，FXN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動外，其余動作均由液壓馬達驅動，液壓系統(tǒng)主要由泵站，控制閥組，驅動馬達，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程序設計1，PLC控制系統(tǒng)的設計流程PLC控制系統(tǒng)的設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/輸出設備。

西門子PLC系統(tǒng)經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，保證設備在電磁環(huán)境中正常運行，并且不對周圍的其他電磁設備造成影響，在設計時必須加強系統(tǒng)的電磁兼容性。PLC系統(tǒng)受到的電磁干擾分內部干擾和外部干擾，內部干擾是PLC系統(tǒng)本身產生的電磁干擾，需要PLC制造商在設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)先程序設計圖4為停止優(yōu)先程序。
     首先要選擇恰當的供電電源，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為利用定時器實現嚴格互鎖程序圖，000000為電機正轉切換信號。

西門子S7-300產品：

6ES7 312-1AE13-0AB0CPU312，32K內存

6ES7 312-1AE14-0AB0CPU312，32K內存

6ES7 312-5BE03-0AB0CPU312C，32K內存 10DI/6DO

6ES7 313-5BF03-0AB0CPU313C，64K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 313-6BF03-0AB0CPU313C-2PTP，64K內存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AB0CPU313C-2DP，64K內存 16DI/16DO

6ES7 313-6CF03-0AM0CPU313C-2DP，64K內存 16DI/16DO組合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）

6ES7 314-1AG13-0AB0CPU314,96K內存

6ES7 314-1AG14-0AB0CPU314,128K內存

6ES7 314-6BG03-0AB0CPU314C-2PTP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-0AB0CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7 314-6CG03-9AM0CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO組合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)

6ES7 315-2AG10-0AB0CPU315-2DP, 128K內存

6ES7 315-2AH14-0AB0CPU315-2DP, 256K內存

6ES7 315-2EH13-0AB0CPU315-2 PN/DP, 256K內存

6ES7 317-2AJ10-0AB0CPU317-2DP,512K內存

6ES7 317-2EK13-0AB0CPU317-2 PN/DP,1MB內存

6ES7 318-3EL00-0AB0CPU319-3 PN/DP,1.4M內存

內存卡

6ES7 953-8LF20-0AA0SIMATIC Micro內存卡 64kByte(MMC)

6ES7 953-8LG11-0AA0SIMATIC Micro內存卡128KByte(MMC)

6ES7 953-8LJ20-0AA0SIMATIC Micro內存卡512KByte(MMC)

6ES7 953-8LL20-0AA0SIMATIC Micro內存卡2MByte(MMC)

6ES7 953-8LM20-0AA0SIMATIC Micro內存卡4MByte(MMC)

6ES7 953-8LP20-0AA0SIMATIC Micro內存卡8MByte(MMC)

開關量模板

6ES7 321-1BH02-0AA0開入模塊（16點，24VDC）

6ES7 321-1BH02-9AJ0開入模塊（16點，24VDC）組合件                (6ES7 321-1BH02-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 321-1BH10-0AA0開入模塊（16點，24VDC）

6ES7 321-1BH50-0AA0開入模塊（16點，24VDC，源輸入）

6ES7 321-1BH50-9AJ0開入模塊（16點，24VDC，源輸入）組合件 (6ES7 321-1BH50-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 321-1BL00-0AA0開入模塊（32點，24VDC）

6ES7 321-1BL00-9AM0開入模塊（32點，24VDC）組合件          (6ES7 321-1BL00-0AA0+6ES7 392-1AM00-0AA0)  

6ES7 321-7BH01-0AB0開入模塊（16點，24VDC，診斷能力）

6ES7 321-1EL00-0AA0開入模塊（32點，120VAC）

6ES7 321-1FF01-0AA0開入模塊（8點，120/230VAC）

6ES7 321-1FF10-0AA0開入模塊（8點，120/230VAC）與公共電位單獨連接

6ES7 321-1FH00-0AA0開入模塊（16點，120/230VAC）

6ES7 321-1FH00-9AJ0開入模塊（16點，120/230VAC）           (6ES7 321-1FH00-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 321-1CH00-0AA0開入模塊（16點，24/48VDC）

6ES7 321-1CH20-0AA0開入模塊（16點，48/125VDC）

6ES7 322-1BH01-0AA0開出模塊（16點，24VDC）

6ES7 322-1BH01-9AJ0開出模塊（16點，24VDC）                (6ES7 322-1BH01-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 322-1BH10-0AA0開出模塊（16點，24VDC）高速

6ES7 322-1CF00-0AA0開出模塊（8點，48-125VDC）

6ES7 322-8BF00-0AB0開出模塊（8點，24VDC）診斷能力

6ES7 322-5GH00-0AB0開出模塊（16點，24VDC，獨立接點，故障保護）

6ES7 322-1BL00-0AA0開出模塊（32點，24VDC）

6ES7 322-1BL00-9AM0開出模塊（32點，24VDC）               (6ES7 322-1BL00-0AA0+6ES7 392-1AM00-0AA0)  

6ES7 322-1FL00-0AA0開出模塊（32點，120VAC/230VAC）

6ES7 322-1BF01-0AA0開出模塊（8點，24VDC，2A）

6ES7 322-1FF01-0AA0開出模塊（8點，120V/230VAC）

6ES7 322-5FF00-0AB0開出模塊（8點，120V/230VAC，獨立接點）

6ES7 322-1HF01-0AA0開出模塊（8點,繼電器,2A）

6ES7 322-1HF01-9AJ0開出模塊（8點,繼電器,2A）             (6ES7 322-1HF01-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 322-1HF10-0AA0開出模塊（8點,繼電器,5A，獨立接點）

6ES7 322-1HH01-0AA0開出模塊(16點,繼電器)

6ES7 322-1HH01-9AJ0開出模塊(16點,繼電器)                 (6ES7 322-1HH01-0AA0+6ES7 392-1AJ00-0AA0)

6ES7 322-5HF00-0AB0開出模塊（8點,繼電器,5A，故障保護）

6ES7 322-1FH00-0AA0開出模塊（16點，120V/230VAC）

6ES7 323-1BH01-0AA08點輸入，24VDC；8點輸出，24VDC模塊

6ES7 323-1BL00-0AA016點輸入，24VDC；16點輸出，24VDC模塊

6ES7 323-1BL00-9AM016點輸入，24VDC；16點輸出，24VDC模塊  (6ES7 323-1BL00-0AA0+6ES7 392-1AM00-0AA0)