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編輯導語
工控技術人員需要的幹貨來了!!!本篇文章能讓讀者了解PLC控制系統設計的原則和一般流程；了解控制系統可靠性設計方法和調試方法；掌握硬體系統選型的方法。由于内容較多,我們分為三個片斷。
此為片段二，重點講述控制系統硬體設計和軟體設計。
1.4 PLC控制系統硬體設計
1傳感器與執行器的确定
1. 傳感器的确定
傳感器相當于整個系統的“眼睛”，它的确定對系統有着至關重要的影響。一般來說，選擇一個傳感器時，應注意下面幾個問題：①測量範圍；②測量精度；③可靠性；④接口類型。
2. 執行器的确定
執行器相當于整個系統的“手臂”，其重要性不言而喻。與選擇傳感器相對應，在選擇執行器時，應考慮到下面幾個問題：①輸出範圍；②輸出精度；③可靠性；④接口類型。
2PLC控制系統子產品的選擇
在硬體設計中，對輸入、輸出點進行估算是一個重要的工作，控制系統總的輸入、輸出點數可以根據實際裝置的I/O點彙總，然後另加10%至20%的備用量估算。
1. 數字量I/O點數的确定
一般來說，一個按鈕要占一個輸入點；一個光電開關要占一個輸入點；而對于選擇開關來說，一般有幾個位置就要占幾個輸入點；對各種位置開關一般占一個或兩個輸入點；一個信号燈占一個輸出點。一般可用下式進行估算：
2. 模拟量I/O點數的确定
模拟量I/O點數的确定，一般應根據實際需要來确定，并預留出适當的備用點即可。
3. 存儲器容量的估算
這裡所說的存儲器容量與使用者程式所需的記憶體容量不同，前者指的是硬體存儲器容量，而後者指的是存儲器中為使用者開放的部分。使用者程式所需的記憶體容量隻能做粗略的估算，它與PLC的輸入/輸出點數成正比，此外，還受通信資料量、程式設計人員水準等因素的影響。一般記憶體容量估算經驗公式如下：
4. 控制子產品的選擇
确定了PLC的輸入/輸出點數及存儲器的容量後，下一步進行的是PLC子產品的選擇，主要包括CPU子產品，數字量和模拟量輸入/輸出子產品等；
（1）對于CPU子產品選擇，一般要考慮到以下幾個問題：
1）通信端口類型
2）運算速度
3）特殊功能（如高速計數等）
4）存儲器（卡）容量
5）對采樣周期、響應速度的要求
（2）在選擇擴充子產品時，一般應注意以下方面：
1）子產品的電壓等級。可根據現場裝置與子產品間的距離來确定。當外部線路較長時，可選用交流220V電源；當外部線路較短，且控制裝置相對較集中時，可選用DC24V電源。
2） 數字量輸出子產品的輸出類型。數字量輸出有繼電器、晶閘管、半導體三種形式。在通斷不頻繁的場合應該選用繼電器輸出；在通斷頻繁的場合，應該選用晶閘管或半導體輸出，注意晶閘管隻能用于交流負載，半導體隻能用于直流負載。
3） 模拟量信号類型。模拟量信号傳輸應盡量采用電流型信号傳輸。因為電壓量信号極易引入幹擾，一般電壓信号僅用于控制裝置櫃内電位器的設定，或者距離較近、電磁環境好的場合。
3 控制櫃設計
在大多數系統中，都需要設計控制櫃，它可以将工業現場的惡劣環境與控制器隔離，使系統可靠的運作。一般來說，設計控制櫃時應考慮到下面幾個問題：
（1）尺寸大小。要根據現場的安裝位置和空間，設計合适的尺寸大小。切忌在設計完工之後才發現在現場不能安裝。而在外觀方面沒什麼太嚴格的要求，隻要看得簡潔明了就好。
（2）電路圖。在設計控制櫃的電路圖時，一方面要考慮到工業現場的環境，另一方面要考慮到系統的安全性。
（3）電源。在充分計算好系統所需的功率後，選擇合适的電源。并根據系統需要，選擇是否需要電源的備份。
（4）緊急停止。緊急停止與正常的停止運作有很大的不同，緊急停止主要從硬體的方式上確定了系統在出問題時的可靠和安全。
（5）其他。對于接線方式、接地保護、接線排的餘量等問題，在設計時都要予以詳細的考慮。
4 I/O子產品原理圖設計
I/O子產品原理圖是傳感器、執行器與I/O子產品連接配接原理圖。在設計時，應多查閱相關的I/O子產品以及傳感器和執行器的手冊資料，對其連接配接的方式應予以充分的了解。這樣在設計時才不會出現問題。同時還應考慮到裕量問題，即留出一部分I/O端口作備用，以便以後維修或者擴充之用。
1.5 PLC控制系統軟體設計
1控制軟體設計
控制軟體是整個控制系統的“思想”。經過工程師們漫長的摸索，總結出許多有用的開發方法。下面就其設計原則和流程進行探讨。
1. 設計原則
控制軟體的設計應該遵循以下幾個原則：
（1）正确性。首先要保證能夠完成使用者所要求的各項功能，確定程式不會出現人為的錯誤。
（2）可靠性。在滿足正确性的同時，也不可忽視。在設計時要設定事故報警、聯鎖保護等。還要對不同的工作裝置和不同的工作狀态做互鎖設計，以防止使用者的誤操作；在有信号幹擾的系統中，程式設計還應考慮濾波和校正功能，以消除幹擾的影響。
（3）可調整性。程式設計應采用子產品化設計方式。要借鑒軟體工程中的“高内聚，低耦合”的思想。這樣，即便是程式出現了問題，或使用者想另增加功能時，能夠很容易的對其進行調整。
（4）可讀性強。在系統維護和技術改造時，一般都要在原始程式的基礎上改造。是以要求在編寫程式時，應力求語句簡單、條件清楚、可讀性強，以便系統的改進和移植。
2. 設計流程
控制軟體設計流程可大體上遵照圖1-3。
2監控軟體設計
一個很好的監控系統能夠使操作員更加輕松、友善和安全。監控軟體的發展也非常迅速，不僅功能強大，而且開發周期明顯縮短，節省了開發的成本。一般來說，監控軟體在設計時，應該包括以下幾個方面：
（1）工藝流程界面。針對系統的總體流程，給操作員一個直覺的操作環境，同時對系統的各項運作資料也能實時的顯示。
（2）操作控制界面。操作員可能對系統進行開車、停車、手動/自動等一系列的操作，通過此界面可以很容易的操作。
（3）趨勢曲線界面。在過程控制中，許多過程變量的變化趨勢對系統的運作起着重要的影響，是以趨勢曲線在過程控制中尤為重要。
（4）曆史資料歸檔。為了友善使用者查找以往的系統運作資料，需要将系統運作狀态進行歸檔儲存。
（5）報警資訊提示。當出現報警時，系統會以非常明顯的方式來告訴操作員，同時對報警的資訊也進行歸檔。
（6）相關參數設定。有些系統随着時間的運作，會一些參數會發生改變，操作員可根據自己的經驗對相應的參數進行一些調整。
本書特色：
★西門子S7-300/400 PLC工程應用技術寶典
★南京理工大學姜建芳老師傾心力作
★本書內建了寫作團隊多年對PLC工程應用技術學習、應用、教學的心得及工程實踐的經驗和體會
★本書力求把對西門子S7-300/400 PLC産品技術的了解、PLC控制系統設計和應用技術的了解融合為一體展現給讀者和學習者；
★本書想通過該書内容告訴讀者學習應用好PLC工程應用技術，應該從PLC控制系統角度學習、了解、掌握好控制系統基礎知識、PLC技術、控制系統設計和維護技術，三者是不可分割的一體，學習、了解和掌握好以上三方面内容是打下堅實的自動化技術基礎和提高自動化技術水準所必需的
★本書力求展現“系統化”、“規範化”、“工程化”，是以書中給出大量知識點與工程應用技術相結合的教學執行個體、實驗；應用點與控制系統類型相結合的控制系統工程執行個體；
★為了讀者學習和使用友善，本書附錄和随書CD光牒給出了豐富的作者整理分類好的應用軟體、選型技術資料、産品技術規範、産品連接配接原理圖、軟體庫資料和書中涉及到的程式。