一般情況下,在設(shè)計系統(tǒng)前,應(yīng)該把控制任務(wù)和控制過程分解一下,使其成為獨(dú)立或相對獨(dú)立的部分,這樣既可以決定控制單元之間的界限,也可以提高項目設(shè)計人員的工作效率。在分解任務(wù)的同時，要把各部分操作的功能描述、邏輯關(guān)系、接口條件等詳細(xì)羅列出來,為后面的系統(tǒng)設(shè)計做好準(zhǔn)備工作。

  系統(tǒng)設(shè)計

  系統(tǒng)設(shè)計包括硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計。硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包括PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計、安全電路的設(shè)計和擾干擾措施的設(shè)計等。軟件系統(tǒng)設(shè)計主要指編制P1C控制程序和HMI的組態(tài)畫面。

  選定PLC及其擴(kuò)展模塊(如需耍的話),分配好I/O地址后,硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計,電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動部分、手動部分的詳細(xì)連接等,有時還要在電氣原理圖中標(biāo)上器件代號或另外配上安裝圖、端子接線圖等,以方便控制柜的安裝。電氣元器件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈和電磁閥等。

  在硬件系統(tǒng)設(shè)計中,最主要的任務(wù)是繪制控制系統(tǒng)原理圖、安裝接線圖：如果需要，則不須會制元器件布置圖。這部分的內(nèi)容請參考第2章2.1節(jié)的講解。選擇設(shè)備和器件、編制元器件清單也是硬件系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。

  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的難易程度因控制任務(wù)而異，也因人而異，對經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員來說,在長時間的專業(yè)工作中,受到過各種各樣的磨練，積累了許多經(jīng)驗,除了一般的編程方法外,更有自己的編程技巧和方法。但不管怎么說,平時多注意積累和總結(jié)是很重要的。

  HMI組態(tài)畫面設(shè)計取決于需要實(shí)現(xiàn)的功能。這些功能主要包括實(shí)時畫面和數(shù)據(jù)顯示,參數(shù)設(shè)置、報警處理等。除要具備一定的美術(shù)方面的特長以保證畫面美觀外，正確配置HMI和PLC之間交換數(shù)據(jù)所使用的變量就顯得非常重要。

  在PLC程序設(shè)計時，除I/O地址列表外,有時還要把在程序中用到的中間繼電器(M),定時器(T)、計數(shù)器(C)和存儲單元(V)以及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。在編程語言的選擇上用梯形圖編程還是用語句表編程或使用功能圖編程,這主要取決于以下幾點(diǎn):

  (1)絕大幸數(shù)情況下,建議使用梯形圖來編寫PLC控制程序;

  (2)有些需要計算或程序較大的特殊情況，如以非邏輯運(yùn)算為主的PID調(diào)節(jié)、運(yùn)動控制、網(wǎng)絡(luò)通信等,則可用語句表編程。

  (3)經(jīng)驗豐富的人員可用語句表語言直接編程,但梯形圖總比語句表直觀。

  (4)如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則最好是用功能圖來設(shè)計程序。

  軟件設(shè)計和硬件安裝可同時進(jìn)行,這樣做可以縮短工期。這也是PLC控制系統(tǒng)優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)的地方。

  安全電路的設(shè)計

  在一些較為重要的場合或系統(tǒng)中.突發(fā)的或不可預(yù)知的安全因素必須重點(diǎn)考慮。這種安全因素主要指當(dāng)控制系統(tǒng)或控制設(shè)備在不安全的條件下或非正常的操作條件下出現(xiàn)故障,造成PLC控制系統(tǒng)不可預(yù)料的啟動,或者其輸出操作的改變,從而造成人身傷害和財產(chǎn)損失。為此,就必須考慮采用獨(dú)立于PLC的機(jī)電冗余來防止不安全的操作。

  在設(shè)計安全電路時，主要考慮以下幾點(diǎn):

  (1)確定可能的非法操作會造成哪些輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)來產(chǎn)生危險的動作;

  (2)確定不發(fā)生危害結(jié)果的條件，并確定如何使PLC能夠檢測到這些條件;

  (3)確定在上電和斷電時,PLC控制系統(tǒng)的輸出有沒有產(chǎn)生危害動作的可能,并設(shè)計避免危害發(fā)生的措施;

  (4)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計有獨(dú)立于CPU的手動或機(jī)電冗余措施來阻止危險的操作;

  (5)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計有各種故障的顯示和提示環(huán)節(jié)，以便操作員能夠及時得到需要的信息。