过去的控制器主要由继电器组成,有继电器构成的控制系统都是按照预先设定好的时间或者条件顺序地工作,如果要想改变控制的顺序就必须改变控制器的硬件接线,用起来很不方便。1969年,美国通用汽车公司生产出了第一太可编程控制器,并取得了满意的效果,至此可编程控制器就诞生了。随后,日本和欧洲也开始了可编程控制器的研究和生产。目前,可编程控制器已经作为一个独立的工业设备被列入了生产中,成为了主导当代电控装置的产品。可编程控制器为了适应工作需要及工业环境,与一般的控制装置相比,具有显著的特点:
　　1) 可靠性高、抗干扰能力强;
　　2) 编程方便,通用性好;
　　3) 扩充方便,配置灵活;
　　4) 体积小、功耗低、重量轻、操作维护方便;
　　
　　1PLC控制系统的硬件设计
　　
　　经过对自动掘进机控制系统的分析,决定选用西门子S7-300系列PLC。S7-300 系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-300 系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-300系列具有极高的性价比。S7-300系列出色表现在下面几个方面:
　　1) 可靠性极高;
　　2) 指令集丰富;
　　3) 容易掌握;
　　4) 操作便捷;
　　5) 丰富的内置集成功能;
　　6) 实时特性;
　　7) 通讯能力强劲;
　　8) 扩展模块丰富。
　　S7-300 系列在集散自動化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。所以掘进机器人电控系统采用西门子S7-300型号PLC来控制,能够实现所要求的控制任务,而且也可以达到良好的控制效果。
　　PLC的中央处理单元选择CPU313C-ptp型号,本型号CPU集成16点输入和16点输出共32个数字量I/O 点。它的程序和数据存储空间是32K字节。具有3路独立的30kHz高速脉冲输入和3路独立的2.5KHz的高速脉冲输出,并且具有PID控制器。有两个RS485通讯编程口,具有PPI、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可以很容易地进行整体拆卸。完全可以应用于较高要求的控制系统,具有更多的输入输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些及其复杂的中小型控制系统。
　　根据掘进机器人控制系统的要求,需要扩展3块SM232的8路模拟量输出模块,用来对机器人各执行机构的电磁阀进行控制;还需要扩展一块型号为SM 331 CN的8路模拟量输入模块,用来接受单圈绝对式轴角传感器的送来的2个模拟电压量。
　　
　　2PLC控制系统的程序设计
　　
　　应该根据工艺的要求和控制系统的实际情况,画出程序的流程图,这部分内容是PLC程序设计过程中的核心部分。在程序的编写过程中,可以参考已经设计好的标准程序以及继电器控制原理图。
　　掘进机器人主程序控制流程图如图1-1所示。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图2-1 掘进机器人主程序控制流程图进机器人截割头工作程序流程图,如图2-2所示。
　　
　　
　　
　　图2-1机器人工作程序流程图自动掘进机在工作前,首先要对各个机构初始化,然后自检,若自检通过则等待开始命令,当开始命令到达的时候,装在机体轨迹数据,并开始检测机器人机体本身的方位,如果机体的方位与目标方位数据相同,就发送放下后支撑的命令,如果机体的方位与目标方位数据不同,则等待人工的命令,以便使机体到达目标位置。如果后支撑没有放下,则等待后支撑放下,若后支撑已经放好,就开始进行截割。
　　
　　3 结论
　　
　　本文对自动掘进机控制系统的中心控制器PLC的具体型号和模块进行了选择。然后对掘进机器人控制系统进行了程序设计,给出了掘进机器人主程序控制流程图和机器人工作程序流程图。