西门子S7-1200广东一级总代理
PLC控制系统设计基本原则与步骤
PLC控制系统设计的应用环境
由于PLC是一种计算机化的高科技产品，相对继电器来说价格较高，因此在进行PLC控制系统设计之前，就要考虑是否有必要使用PLC。
通常在以下情况可以考虑使用PLC：
1）控制系统的数字量I/O点数较多，控制要求复杂，若使用继电器控制，则需要大量的中间继电器、时间继电器等器件。
2）对控制系统的可靠性要求较高，继电器控制系统难以满足控制要求。
3）由于生产工艺流程或产品的变化，需要经常改变控制系统的控制关系或控制参数。
4）可以用一台PLC控制多个生产设备。编者有料对于控制系统简单、I/O点数少，控制要求并不复杂的情况，则无须使用PLC控制，使用继电器控制就完全可以了。
PLC控制系统设计的基本原则
在实际生产过程中，任何一种控制都是以满足生产工艺的控制要求，提高生产质量和效率为目的的，因此在PLC控制系统的设计时，应遵循以下基本原则：1）*大限度地满足生产工艺的控制要求。充分发挥PLC强大的控制功能，*大限度地满足生产工艺的控制要求，是PLC控制系统设计的首要前提。这就需要设计人员深入现场进行调查研究，收集资料，同时要注意与操作员和工程管理人员密切的配合，共同讨论，解决设计中出现的问题。
2）确保控制系统的工作安全可靠。确保控制系统的工作安全可靠，是设计的重要原则。这就要求设计者在设计时，应全面地考虑控制系统硬件和软件。
3）力求使系统简单、经济、使用和维修方便。在满足生产工艺的控制要求前提下，要注意降低工程成本，提高工程效益，符合用户的操作习惯和方便维修。
4）应考虑生产的发展和改进，在设计时应适当留有裕量。
1.6.3 PLC控制系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计的流程图，如图1-45所示。1.深入了解被控系统的工艺过程和控制要求
深入了解被控系统的工艺过程和控制要求是系统设计的关键，这一步的好坏，直接影响着系统设计和施工的质量。首先应该详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的关系，提出被控对象对PLC控制系统的要求。具体控制要求包括：
1）控制的基本方式：行程控制、时间控制、速度控制、电流和电压控制等。
2）需要完成的动作：动作及其顺序、动作条件。
3）操作方式：手动（点动、回原点）、自动（单步、单周、自动运行），以及必要的保护、报警、连锁和互锁等。
4）确定软硬件分工：根据控制工艺的复杂程度，确定软硬件分工，可从技术方案、经济型、可靠性等方面做好软硬件的分工。
2.确定控制方案，拟定设计任务书
在分析完被控对象的控制要求基础上，可以确定控制方案。
模块式PLC又称为组合式PLC，由机架和模块组成，配置灵活。中、大型PLC常采用模块式，如西门子的S7-300和S7-400系列PLC。模块式PLC将组成PLC的多个单元分别做成相应的模块，各模块可以灵活安插在机架上，通过总线相互联系，进行广泛地组合和扩展。
1.CPU模块
CPU（Central Process Unit）模块是PLC的核心部分，主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU模块在PLC系统中的作用类似于人的大脑，其主要任务是：接收输入的用户程序和数据，送入存储器存储；采集现场的输入信号，存入相应的数据区；监控和诊断电源、电路的工作状态和用户程序中的语法错误，执行用户程序，从存储器逐条读取用户指令并完成其功能；根据数据处理的结果刷新系统的输出。PLC采用的CPU芯片随机型不同而异，芯片的性能决定了PLC处理信号的能力和速度。
存储器主要用来存储程序和数据，分为系统程序存储器、用户程序存储器和系统RAM存储区。系统程序存储器用来存放系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块与系统调用程序，是由生产厂家编写并固化在ROM内的，用户不能直接更改；用户程序存储器用来存放用户根据控制任务编写的控制程序，可以是RAM、EPROM或E2PROM存储器，其内容可以由用户任意修改或删减；系统RAM存储区包括I/O映像区和系统软设备存储区，如逻辑线圈、定时器、计数器、数据寄存器和累加器等。
2.电源模块
电源模块将输入的交流电转换为CPU、存储器和I/O模块等需要的DC 5 V工作电源，是整个PLC的能源供给中心，直接影响到PLC的功能和可靠性。电源模块还向外部提供DC 24 V稳压电源，向传感器和其他模块供电。
3.信号模块
信号模块是PLC与工业现场连接的接口，包括输入（Input）模块和输出（Output）模块，简称为I/O模块。其中开关量输入、输出模块分别称为DI模块和DO模块，模拟量输入、输出模块分别称为AI模块和AO模块。输入模块用来接收和采集现场的输入信号，输出模块用来控制输出负载，同时它们还有电平转换和隔离作用，使不同的过程信号电平与PLC内部的信号电平相匹配。
开关量输入模块用来接收从按钮、数字开关、限位开关以及各种继电器等传送来的开关量输入信号，模拟量输入模块用来接收从电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的电压或电流模拟量信号。