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PLC 硬件系统设计
1 ． PLC 型号的选择
在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。
在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。
目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。
（ 1 ）对输入 / 输出点的选择
盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。
要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。
另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。
PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。
（ 2 ）对存储容量的选择
对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器/ 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。
（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择
PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。
（ 4 ）根据输出负载的特点选型
不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。
（ 5 ）对在线和离线编程的选择
西门子S7-200 PLC的安装、安装和安装注意事项
1）安装
S7-200的安装有两种：底板安装和DIN导轨安装。底板安装是利用PLC机体外壳四个角上的安装孔，用螺钉将其固定在底版上。DIN导轨安装是利用模块上的DIN夹子，把模块固定在一个的DIN导轨上。导轨安装既可以水平安装，也可以垂直安装。
（2）安装
PLC适用于工业现场，为了保证其工作的可靠性，PLC的使用寿命，安装时要注意周围条件：温度在0～55℃范围内；相对湿度在35%～85%范围内（无结霜），周围无易燃或腐蚀性气体、过量的灰尘和金属颗粒；避免的震动和冲击；避免太阳光的直射和水的溅射。
（3）安装注意事项
除了因素，安装时还应注意：PLC的所有单元都应在断电时安装、拆卸；切勿将导线头、金属屑等杂物落入机；模块周围应留出一定的空间，以便于机体周围的通风和散热。此外，为了防止高电子噪声对模块的，应尽可能将S7-200模块与产生高电子噪声的设备（如变频器）分隔开。
S7-200的工作和CPU的工作
1) S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。S7-200的工作如图4所示。在一个扫描周期中，S7-200主要执行下列五个部分的操作：
（Ⅰ）读输入：S7-200从输入单元读取输入状态，并存入输入映像寄存器中。
（Ⅱ）执行程序：CPU根据这些输入控制相应逻辑，当程序执行时刷新相关数据。程序执行后，S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。
（Ⅲ）处理通讯请求：S7-200执行通讯处理。
（Ⅳ）执行CPU自诊断：S7-200检查固件、程序存储
器和扩展模块是否工作正常
（Ⅴ）写输出：在程序结束时，S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器，后到物理输出点，驱动外部负载。
（2）、S7-200 CPU的工作
S7-200有两种操作：停止和运行。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作。
在停止下，S7--200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。在运行下，S7-200将运行程序。
S7-200提供一个开关来改变操作。您可以用开关（位于S7-200前盖下面）手动选择操作：当开关拨在停止，停止程序执行；当开关拨在运行，启动程序的执行；也可以将开关拨在TERM（终端）（暂态），允许通过编程来切换CPU的工作，即停止或运行。
如果开关打在STOP或者TERM，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP。如果开关打在RUN，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN。
普通模拟量输入模块，介绍：
如果传感器输出的模拟量是电压或电流信号(如±10V或0~20mA)
可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程
注意：
按照规范接线,尽量依据模块上的通道顺序使用(A->D),且未接信号的通道应短接
概述：
S7-200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
S7-200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S7-200系列具有*的性能/价格比.
优势：
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
<>*的可靠性<>极丰富的指令集<>易于掌握<>便捷的操作
<>丰富的内置集成功能<>实时特性<>强劲的通讯能力<>丰富的扩展模块
S7-200系列在集散自动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
S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用.
4AI的EM231模块：
模拟量输入模块可以通过设置拨码开关来选择信号量程. 开关的设置应用于整
个模块,一个模块只能设置为一种测量范围.且开关设置只有在重新上电后才能生效
也就是说,拨码设置一经确定后,这4个通道的量程也就确定了.
8AI的EM231模块：
第0->5通道只能用做电压输入,只有第6、7两通道可以用做电流输入,使用拨码
开关1、2对其进行设置：当sw1=ON，通道6用做电流输入；sw2=ON时，通道7用做电
流输入. 反之,若选择为OFF，对应通道则为电压输入
西门子PLC程序中常用的几个指令介绍
串联电路块的并联连接指令OLD
两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。
2、并联电路的串联连接指令ALD
两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。
3、输出指令 =
1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。
4、置位与复位指令S、R
S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。
5、跳变触点EU,ED
正跳变触点检测到一次正跳变(触点的入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的"P"和"N"分别表示正跳变和负跳变
6、空操作指令NOP
NOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。
7、程序结束指令END
END是一条无目标元件的一序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，在程序的后写入END指令，表示程序结束，直接进行输出处理。在程序调试过程中，可以按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。
低压系统接地型式可以分为TN、TT、IT等3种。
其中第 1 个字母（T或I）指电源系统对地的关系，表示如下：
T——某点对地直接连接；I——所有的带电部分与地隔离或某点通过高阻抗接地。
第 2 个字母（N或T）指装置的外露可导电部分对地的关系，表示如下：
T——外露可导电部分与地直接做电气连接，它与系统电源的任何一点的接地无任何连接；
N——外露可导电部分与电源系统的接地点直接做电气连接（在交流系统中，电源系统的接
地点通常是中性点，或者如果没有可连接的中性点，则与一个相导体连接）。
而后续的字母（S或C等）则表示N 与 PE 的配置，表示如下：
S——将与 N 或被接地的导体（在交流系统中是被接地的相导体）分离的导体作为 PE；
C— —N 和 PE 功能合并在一根导体中（PEN）。
1. TN 系统
可分为单电源系统和多电源系统，应分别符合下列要求：
（1） 单电源系统
TN 电源系统在电源处应有一点直接接地，装置的外露可导电部分应经 PE接到接地点。TN 系统可按 N 和 PE 的配置，可分为下列类型：
1） TN‐S 系统，整个系统应全部采用单独的 PE，装置的 PE 也可另外增设接地，如图 1-1~图1-3所示。
图1-1 全系统将N与PE分开的TN-S系统
图1-2全系统将被接地的相导体与 PE 分开的 TN‐S 系统
图1-3 全系统采用接地的 PE 和未配出 N 的 TN‐S 系统
2） TN‐C‐S 系统，系统中的一部分，N 的功能和 PE 的功能，应合并在一根导体中（图 1-4~图1-6）。图1-4 中装置的 PEN 或 PE 导体可另外增设接地。图 1-5 中对配电系统的 PEN 和装置的 PE 导体也可另外增设接地。
图1-4 在装置非受电点的某处将 PEN 分离成 PE 和 N 的 3 相 4 线制的 TN‐C‐S 系统
图1-5 在装置的受电点将 PEN 分离成 PE 和 N 的 3 相 4 线制的 TN‐C‐S 系统
其中，受电点指的是客户受电装置所处的位置。为接受供电网供给的电力，并能对电力进行有效变换、分配和控制的电气设备，如高压客户的一次变电站或变压器台，开关站，低压客户的配电室、配电屏等，都可称为用电户的受电装置。
另外，需要注意的是，PE和N一旦分开，就不能再重新合并。
图1-6 在装置的受电点将 PEN 分离成 PE 和 N 的单相 2 线制的 TN‐C‐S 系统
3） TN‐C 系统，在全系统中，N 的功能和 PE 的功能，应合并在一根导体中（图 1-7）。装置的 PEN 也可另外增设接地。
图1-7 全系统采用将 N 的功能和 PE 的功能合并于一根导体的 TN‐C 系统
（2） 而对于具有多电源的 TN 系统，应避免工作电流流过不期望的路径。
对于具有多电源的 TN 系统（图 1-8）和对用电设备采用单独的 PE 和 N 的多电源 TN‐C‐S 系统（图 1-9），应符合下列要求：
不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接；
变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应绝缘，且不得将其与用电设备连接；
电源中性点间相互连接的导体与 PE 之间，应只一点连接，并应设置在总配电屏内；
对装置的 PE 可另外增设接地；
PE 的标志，应符合现行国家标准《人机界面标志标识的基本和安全规则 导体的颜色或数字标识》
系统的任何扩展，应确保防护措施的正常功能不受影响。
图1-8 对用电设备采用单独的 PE 和 N 的多电源 TN‐C‐S 系统
对用电设备采用单独的 PE 和 N 的多电源 TN‐C‐S 系统，仅有 2 相负荷和 3 相负荷的情况下（图 1-9），在相导体之间，无需配出 N，PE 宜多处接地。
图1-9 给 2 相或 3 相负荷供电的全系统内只有 PE 没有 N 的多电源 TN 系统
2. TT 系统
应只有一点直接接地，装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上（图 1-10和图 1-11）。对装置的 PE 可另外增设接地。
图1-10 全部装置都采用分开的中性导体和保护导体的 TT 系统
图1-11全部装置都具有接地的保护导体，但不配出中性导体的 TT 系统
TT系统图与TN系统的图的差别，在于设备所连接的PE与电源侧提供的PE是分开的。
3. IT 电源系统
所有带电部分应与地隔离，或某一点通过阻抗接地。电气装置的外露可导电部分，应被单独地或集中地接地，也可按国家标准《建筑物电气装置 第 4-41 部分：安全防护-电击防护》GB 16895.21‐€4 的第 413.1.5 条的规定，接到系统的接地上（图 1-12 和图 1-13）。对装置的PE 可另外增设接地，并应符合下列要求：
该系统可经足够高的阻抗接地；
可配出 N，也可不配出 N。
图1-12将所有的外露可导电部分采用 PE 相连后集中接地的 IT 系统
图1-13将外露可导电部分分组接地或独立接地的 IT 系统