PLC 按照 CAD 图形文件控制设备运行的核心逻辑是：提取 CAD 图形中的运动轨迹 / 坐标数据 → 转换为 PLC 可识别的指令格式 → 下发给运动控制模块 / 伺服系统执行，适用于切割、焊接、喷涂、雕刻等需要按预设图形路径运动的自动化设备。
以下是完整的实现方案，包含数据提取、格式转换、PLC 控制三大核心步骤。
一、 核心前提：CAD 图形数据的提取与转换
CAD 图形（如 .dwg/.dxf）存储的是几何坐标、线条类型、圆弧参数等矢量数据，PLC 无法直接读取，必须先提取并转换为运动控制指令。
1. 从 CAD 中提取关键数据
手动提取（简单图形）适用于直线、圆弧等简单图形：
直线：起点坐标
(X1,Y1)、终点坐标(X2,Y2)；圆弧：圆心坐标
(X0,Y0)、半径R、起始角度θ1、终止角度θ2；复杂图形：分解为多段直线 / 圆弧的组合（CAD 中用
EXPLODE命令）。在 CAD 中打开图形，用
LI（列表）命令，选中目标线条（直线 / 圆弧）；读取并记录关键参数：
自动提取（复杂图形，推荐）适用于曲线、不规则图形，需借助第三方软件：
专业软件：CimEdit、Mach3、UG 等，可直接将
.dxf转换为 G 代码；自定义程序：用 Python（
ezdxf库）、C# 编写解析脚本，批量提取坐标点并生成运动指令表。将 CAD 文件另存为
.dxf格式（通用矢量格式，易解析）；使用解析工具提取坐标：
2. 数据格式转换：生成 PLC 可识别的指令
PLC 运动控制模块（如三菱 QD75、西门子 FM353、欧姆龙 NJ 系列）支持两种指令格式：
点位坐标表：将提取的
X/Y坐标按顺序存入 PLC 的数据寄存器（如D0~Dn）；G 代码指令：将图形转换为标准 G 代码（如
G01 X100 Y50 F200表示直线插补），部分高端 PLC 支持直接解析 G 代码。
转换示例（直线→PLC 坐标）
| CAD 直线参数 | PLC 寄存器存储 | 说明 |
|---|---|---|
| 起点 (0,0) | D0=0, D1=0 | X 轴起点→D0，Y 轴起点→D1 |
| 终点 (100,50) | D2=100, D3=50 | X 轴终点→D2，Y 轴终点→D3 |
| 速度 200mm/s | D4=200 | 运动速度→D4 |
二、 PLC 控制运行的实现步骤
以三菱 Q 系列 PLC + QD75 定位模块为例，实现按 CAD 图形轨迹运动：
1. 硬件配置
PLC：三菱 Q03UDVCPU（带以太网接口，方便数据上传）；
运动模块：QD75MH4（4 轴脉冲型定位模块，支持直线 / 圆弧插补）；
执行机构：伺服电机 + 驱动器（如三菱 HG-KN 系列）；
上位软件：GX Works2（PLC 编程）+ AutoCAD（图形设计）。
2. 程序编写核心逻辑
st
// 步骤1：将CAD转换的坐标数据写入PLC寄存器 D0 := 0; // X1 起点 D1 := 0; // Y1 起点 D2 := 100; // X2 终点 D3 := 50; // Y2 终点 D4 := 200; // 运动速度(mm/s) // 步骤2：初始化QD75模块，设置插补模式 QD75_Set_Ctrl_Mode(AXIS:=0, MODE:=1); // 0轴：直线插补模式 QD75_Set_Speed(AXIS:=0, SPEED:=D4); // 设置运动速度 // 步骤3：加载坐标数据，启动运动 QD75_Load_Pos(AXIS:=0, X_POS:=D2, Y_POS:=D3); // 加载终点坐标 QD75_Start(AXIS:=0); // 启动0轴运动 // 步骤4：等待定位完成，执行下一段轨迹 WHILE QD75_Position_Done(AXIS:=0) = FALSE DO WAIT; // 等待当前段运动完成 END_WHILE; // 步骤5：循环执行后续坐标段（多段图形）
3. 关键控制要点
插补功能选择
直线图形：用直线插补（G01）；
圆弧图形：用圆弧插补（G02/G03），需传入圆心或半径参数；
复杂曲线：分解为微小直线段，通过连续点位运动拟合曲线。
速度与加减速控制
根据 CAD 图形的加工工艺，设置不同线段的运动速度（如直线段高速，圆弧段低速）；
配置加减速时间，避免启动 / 停止时的冲击（如 QD75 参数
P10设定加速时间）。到位检测与逻辑衔接
利用定位模块的 定位完成信号（如 QD75 的
IN_POS），确保前一段轨迹运动完成后，再启动下一段；加入限位、急停等安全逻辑，防止超程。
三、 两种主流实现方案对比
| 方案类型 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 离线转换 + PLC 执行 | 固定轨迹、批量生产（如钣金切割、家具雕刻） | 无需上位机，PLC 独立运行，稳定性高 | 图形修改需重新转换数据，灵活性差 |
| 上位机联机 + PLC 执行 | 柔性生产、频繁换型（如定制化焊接、3C 产品加工） | 支持在线修改 CAD 图形，实时下发数据 | 依赖上位机，需配置通信（以太网 / Profinet） |
方案 2 实现要点（联机模式）
上位机（PC）安装 CAD + 运动控制软件（如组态王、LabVIEW）；
上位机解析 CAD 文件，生成运动指令，通过 EtherNet/IP 或 Modbus TCP 发送给 PLC；
PLC 接收指令后，转发给运动模块执行，同时向上位机反馈运动状态。
四、 注意事项
坐标标定与误差补偿
CAD 图形的坐标是理论值，需结合设备的机械参数（如脉冲当量、丝杆螺距）进行标定，避免实际运动轨迹与图形偏差；
对机械间隙、伺服刚性等进行补偿，提升轨迹精度。
数据传输可靠性
离线模式下，确保坐标数据正确写入 PLC 寄存器，避免地址冲突；
联机模式下，增加数据校验（如 CRC 校验），防止指令传输错误。
安全防护
运动前检测急停、限位信号是否正常；
设定软限位，防止设备超程碰撞。
总结
PLC 按 CAD 图形运行的核心是 “图形数据→指令转换→PLC 执行” 的流程：
从 CAD 中提取轨迹坐标 / 参数；
转换为 PLC 或运动模块可识别的格式（寄存器数据 / G 代码）；
PLC 编写插补运动程序，按顺序执行轨迹；
通过到位信号实现轨迹段的衔接，完成整个图形的运动控制。
