PLC控制系统设计基础

一、PLC控制系统的设计原则

1.安全性作为工业控制设备，PLC控制系统首先要保证操作人员的安全与设备的安全，保证在危险出现后，能及时地切断危险来源，防止危险蔓延，发出报警信号，指示操作人员应该采取的步骤或进行的动作。在某些高危险的控制领域，PLC控制系统还需要增加多机热备份，冗余控制，表决控制等功能，以保证系统能够安全运行，进一步消除干扰对系统的影响。一、PLC控制系统的设计原则

2.可靠性

PLC控制系统虽然有很多抗干扰措施，但是毕竟是根据外部输入信号和“用户程序”来产生对应的控制效果。如果外部输入信号存在不稳定隐患，或者用户程序中隐藏了很多不可靠因素，那么控制系统的可靠性也会受到影响。编程人员应该让PLC控制系统进行试运行，并保持不间断运行一段时间（根据具体情况，可能持续数小时至数天），观察PLC控制系统工作的可靠性，对其中产生不可靠的控制行为应该详加分析，采取相应的手段。一、PLC控制系统的设计原则

3.经济性

PLC控制系统设计时，一定要考虑整个控制系统的适用性，不要盲目追求新型号、新功能，要选择能够适合系统控制要求的，并且有一定的扩展性的PLC型号。大型模块式的PLC价格一般都比较昂贵，比较适合超大型的或大型的集散网络控制系统，比如码头，电厂，大型自动化生产线等；而整体式的PLC因为体积小，成本低，在单机控制或生产线的终端控制中被大量采用。1、确定系统的控制要求

设计PLC应用系统之前，必须了解该PLC控制系统所需要完成什么样的任务。系统的控制要求有时候很清楚，比如设计一个三相交流异步电动机的星-三角起动控制线路；有时候系统的控制要求不是很清楚，比如需要改造一台旧设备时，可能要加入新的功能，那么这时候就需要重新确定系统的控制要求，了解整个系统有哪些输入信号，有哪些输出信号，所有的信号之间的逻辑关系是什么样的，这些都必须进行确定。如果对系统的控制要求理解有偏差，那么就有可能设计出错误的系统，甚至整个系统无法使用。二、PLC工业控制系统设计步骤2、对系统的输入、输出信号进行分配（I/O分配）

确定了系统的控制要求，接下来需要根据系统的控制要求，确定控制系统中有哪些信号需要通知PLC（输入），有哪些信号需要由PLC进行控制（输出），并且要清楚所有输入信号、输出信号的形式。

I/O分配时需要考虑控制系统输入的信号形式（交流还是直流），所驱动负载的形式（直流负载还是交流负载，是否需要快速性），是否有模拟量输入输出需求，是否需要高速计数输入以及高速脉冲输出功能，是否需要一些特殊的功能（如打印，位置控制等）。二、PLC工业控制系统设计步骤3、PLC选型

进行了I/O分配后，已经大体知道了PLC所控制的规模（即控制系统的IO总点数），用户可以根据系统控制规模以及控制要求来选择适当的PLC型号。一般PLC选型时需要考虑控制系统输入的信号形式（交流还是直流），所驱动负载的形式（直流负载还是交流负载，是否需要快速性），是否有模拟量输入输出需求，是否需要和其他设备组网，是否需要高速计数输入以及高速脉冲输出功能，是否需要一些特殊的功能（如打印，位置控制等）。

PLC选型时，有时候还需要考虑系统执行速度、程序存储区容量、数据存储区容量等因素，并需要预留一定的扩展空间。二、PLC工业控制系统设计步骤4、PLC硬件接线图设计

对PLC进行了I/O分配后，就需要设计PLC的外部接线图，这个过程是纯硬件范畴的，这也是以后硬件施工的基础。外部接线设计的基本原则是所有的输入信号、输出信号必须构成电流回路，并且要注意所有的输入信号、输出信号的电压、电流、频率范围能够满足安全性和可靠性要求。设计了硬件接线图，后续的硬件接线施工必须严格按照接线图要求进行接线，接线与PLC控制程序无关，但是会影响PLC控制程序的形式。也就是说，PLC控制程序不会影响硬件接线，但是硬件接线会影响软件编程。二、PLC工业控制系统设计步骤5、系统配电柜设计（选择）

设计好了硬件接线图以后，需要统计系统中所需要的低压元器件，然后设计或选择合理的配电柜，并进行装配。二、PLC工业控制系统设计步骤6、PLC程序设计并模拟调试

PLC程序设计的主要任务就是根据控制系统的控制要求和I/O分配确定的各种输入/输出信号，依据各种变量的逻辑关系，编制PLC控制程序。在设计PLC程序时，建议对程序中加入必要的注释和说明，以方便程序的修改和移植。软件设计原则是保证程序的结构化（程序易读、易懂），模块化（程序易于移植），功能化（便于大型程序的编制）。二、PLC工业控制系统设计步骤7、现场联机调试

PLC控制系统的功能能不能满足控制要求，需要经过工业控制现场的检验才能得出结论。如果经过现场检验，发现控制功能有错误或者不能满足指标的，需要修改程序，特殊情况下可能还需要修改硬件设计。二、PLC工业控制系统设计步骤二、PLC工业控制系统设计步骤8、保存程序，整理文档，交付使用如果控制系统通过了试运行期的检验，已经正常工作，接下来的工作就是需要保存程序，将整个控制系统的控制要求、I/O分配、硬件设计、软件设计都整理成册，作为资料保存，以便于控制系统日后维修、保养、改造。1、确定系统控制要求2、输入输出口分配3、PLC选型4、硬件接线图设计5、配电柜设计（选择）6、编程并模拟调试7、现场联机调试8、整理