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机床主回路控制设计
①主回路设计
机床主回路(部分)设计如图5-46所示。机床的主回路三相总电源进线的接通/断开，由电源总开关QSl进行控制；在总开关QS1前还有用于安全防护门紧急打开的辅助电源(DC24V)，可以在总开关QS1断开时打开安全防护门。
通过QSl输入的电源，在电气控制系统中被分成三条相对独立的主回路：驱动器总电源(2L1、2L2、2L3，单独供给伺服、主轴驱动控制器)、控制回路总电源(3L1、3L2、3L3，供给机床PLC、强电控制回路、数控装置等)、电机动力总电源(4L1、4L2、4L3.用于液压、冷却等辅助电机的主回路)。
对于驱动器与控制回路，由于负载相对固定，因此采用了各自独立的自动开关QS2、Q4进行过载、短路保护。对于辅助电机的动力电源主回路，由于工作状态下，负载变化大，且每一电机均安装有独立的自动开关进行过载、短路保护(如Q5等)，因此，主回路仅采用了断路器F1作为短路保护。
该主回路设计，可以为调试、维修提供便利。在调试时，只要断开断路器F1，即可切除全部辅助电机的动力电源；断开自动开关QS2，即可切除驱动器的动力电源。同样，在进行电机手动旋转试验时，只需要断开控制回路总电源开关Q4，切断控制回路，即可防止由于接触器辅助触点接通引起的其他部分动作。
机床的接地系统通过16mm²的接地线与车间接地系统连接，在机床控制柜内安装有接地母线PE。控制系统中的各主要部件如数控系统、驱动系统、PLC、机床、电柜、操纵台、按钮台等均使用足够线径的接地线，直接与接地母线连接。其余部件的接地线与接线端子上的接地端(与电柜直接接触)连接，从而构成了机床良好的接地系统。
在上例中，由于系统相对简单，在安全电路等方面的设计允许简化。但在复杂系统中，必须严格按照有关规定执行。下面以某数控机床的PLC控制系统电路为例，介绍复杂控制系统硬件设计的基本要点。
本机床是用于汽车零件柔性自动加工的专用机床。机床控制系统以数控系统(CNC)为核心，通过数控系统实现坐标轴的位置与速度控制，以S7-300PLC作为机床辅助控制器，根据数控指令、进行数控系统、机床、液压、气动、电气部件间的动作协调控制。机床的夹具、坐标轴运动机构的夹紧等均采用液压控制，自动刀具交换装置(ATC)为机械、气动联合控制。
控制系统主要的控制对象有机床主轴电机、X、Y、Z、A四个坐标轴伺服电机以及液压电机、冷却电机等电机与大量(30余只)液压、气动电磁阀。系统配套的主要电气控制部件(装置)有S7-300PLC、SIEWNS 840D数控装置(用于X、Y、Z、A等坐标轴的速度与位置控制，并作为PLC的人机界面)、4轴伺服驱动器与主轴驱动器等。
由于本系统中硬件设计中I/O连接设计相对较简单。因此，本例将重点对PLC的外围控制线路，尤其是涉及安全性与可靠性的电路做具体介绍，以供设计参考。
由于原控制系统较复杂，本例仅择要介绍控制线路的主要部分，重点介绍安全电路、紧急分断电路等在复杂PLC控制系统中的应用方法，并对原图进行了适当的简化。
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搅拌机控制系统PLC电路设计
对于前述的工业搅拌机系统(见5.1.4)，控制系统主要电气执行元件的技术参数如下。a.进料泵A(进料泵B相同)：三相交流异步电机，型号：Y90L-4;规格：P。=1.5kW;I。=3.7A;ne=1400r/min。
b.搅拌电机：三相交流异步电动机，型号：Y132M-6;规格：P。=4kW;I。=9.4A;ne=1400r/min。
c.排放电磁阀：DC24V/27W。系统所选择PLC如下。
CPU模块：S7-300的CPU312，型号：6ES7312-1AD102-0AB0;
输入模块：16点DC24V输入模块，型号：6ES7321-1BH02-0AA0，共2只;输出模块：指示灯输出为16点DC24V/0.5A输出模块，型号：6ES7322-1BH01-0AA0;现场输出为8点/5A继电器输出模块，型号：6ES7322-1HF20-0AA0;电源模块：DC24V/2A电源，型号：6ES7307-1BA00-0AA0。
图5-43～图5-45是根据控制要求，按照工程设计的标准而设计的完整控制系统电气原理图。
①系统主回路搅拌系统主回路包括了进料A、进料B、搅拌3只交流电机的主回路与PLC电源、PLC输入/输出、AC220V控制的电源主回路等。
系统总电源安装有独立的电源总开关Q1，用于分断整个控制系统电源与电网的连接。进料A、进料B、搅拌3只交流电机采用自动断路器进行短路与过载的保护，短路器的整定电流与电机额定电流一致;电机分别通过接触器K2、K3、K4控制启动与停止。
由于控制系统结构简单，输出负载容量小，为了节约成本，PLC的输入与输出采用了一个开关稳压电源进行集中供电。但是，PLC的输入、指示灯的电源与PLC阀输出的电源采用了独立的断路器，进行分别保护，即使阀输出回路保护动作也不会影响到PLC的输入与指示灯的电源提供，系统仍然能够通过操作面板进行操作与监控。
同样，由于控制系统结构简单，PLC的AC220V控制回路与PLC的220V输出电源共用隔离变压器进行供电，但两者分别设置有独立的保护断路器。
②控制回路 控制回路包括系统的启动与紧急分断回路、PLC的AC220V接触器输出回路与DC24V阀输出回路3部分。
由于系统简单，紧急分断允许不使用专门的安全电路。图5-45中采用了独立的接触器K1进行控制，通过系统的紧急停止开关，可以立即、直接切断PLC的AC220V接触器输出回路与DC24V阀输出回路的电源，迅速停止执行元件的动作，同时，K1的触点作为PLC的输入进入PLC，使得PLC程序进行相应的处理，在强电、软件两方面保证了紧急分断的执行。
紧急分断不但可以通过操作面板的紧急停止按钮进行，当电机主回路或电源主回路的保护断路器Q2～Q5动作时，同样可以进行紧急分断。
PLC的输出执行元件为感性负载，所以，在AC负载两侧增加了用于过电压抑制的RC吸收器，在DC负载两侧增加了直流二极管与稳压管串联的过电压抑制器。
③PLC输入/输出回路PLC的输入/输出回路设计非常简单，只是按照系统的要求与模块的I/O情况，对各模块的I/O点进行了功能分组与相对均匀的分配而已，这些分配不仅考虑了PLC的负载均匀，而且同时考虑了PLC程序设计方面的需要。