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一、輸入輸出（I/O）點數的估算 
I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。 

二、存儲器容量的估算 
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 
存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。

首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統。 

三、控制功能的選擇 
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 
(一)運算功能 
簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他運算功能。隨著開放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。 

(二)控制功能 
控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。 
(三)通信功能 
大中型PLC系統應支持多種現場總線和標準通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。 
PLC系統的通信接口應包括串行和并行通信接口

（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業以太網、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 
PLC系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網絡；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網絡；3）PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；4）專用PLC網絡（各廠商的專用PLC通信網絡）。 
為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業以太網）通信處理器。 
(四)編程功能 
離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 

五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 
(五)診斷功能 
PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。

西門子S7-300 PLC選型 

一西門子S7-300 PLC選型要點
　　S7-300 PLC的選型原則是據生產工藝所需的功能和容量進行選型，并考慮維護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時具體注意以下幾方面：
　　(1)有關參數確定。一是輸入/輸出點數(I/O點數)確定。這是確定PLC規模的一個重要依據，一定要根據實際情況留出適當余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當系統有模擬量信號存在或要進行大量數據處理時，其存儲容量應選大一些。

　　(2)系統軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴展方式，實際選用時，可通過控制系統接口模塊擴展機架、Profibus-DP現場總線、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來擴展PLC或預留擴展口；二是PLC的聯網，包括PLC與計算機聯網和PLC之間相互聯網兩種方式。因S7-300 PLC的工業通信網絡淡化了PLC與DCS的界限，聯網的解決方案很多，用戶可根據企業的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統資源的關鍵，選擇時必須根據控制系統對CPU的要求(包括系統集成功能、程序塊數量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有  PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并好在西門子公司的技術支持下進行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對CPU的支持狀況，我們的體會是：STEP7 V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態時會發生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問題。 

二設計及使用
     1. 設計注意事項
　　設計時主要應注意以下幾方面：
　　(1)PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中應設置串聯熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。
　　(2)PLC存在I/O響應延遲問題，因此在快速響應設備中應加以注意。MPI通信協議雖簡單易行，但響應速度較慢。
　　(3)編制控制程序時，好用模塊式結構程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調試和維護工作；又能使數據庫結構統一，方便WinCC組態時變量標簽的統一編制和設備狀態的統一顯示。
　　(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統可靠性。如PLC電源配電系統要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進行繼電器隔離，以消除外部負載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統設備要采用獨立的接地系統，以減少雜波干擾。
 
　　2. 使用要點
　　(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統電壓畸變，導致系統內電氣設備的過電壓、過負荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設備誤動作。所以，在電源入口處好應設置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設施。其中，電源濾波器的地要以短線路接到中央保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。
　　(2)保護接地。可采取用不小于10mm2的保護導線接好配電板的保護地；相鄰的控制柜也應良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護接地，通常可采取總線電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應雷進入系統，可采用浪涌吸收器。
　　(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。
　　(4)當現場沒有或無法設置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，好還是采用信號線直接相連的方式。
　　(5)應合理配置PLC的使用環境，提高系統抗干擾能力。具體采取的措施有：遠離高壓柜、高頻設備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置；通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏 (盤)或設備共用電纜溝；PLC柜內不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業現場，但使用中也應盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。
 
　　三調試要點及注意事項
　　(1)常規檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序對所有模塊進行檢查)。
　　(2)系統調試。系統調試可按離線調試與在線調試兩階段進行。其中離線調試主要是對程序的編制工作進行檢查和調試，采用STEP7能對用戶編制程序進行自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關系判斷編制程序的正誤。而在線調試是一個綜合調試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設備以及所控設備等的調試。在線調試過程中，系統在監控狀態下運行，可隨時發現問題、隨時解決問題，從而使系統逐步完善。因此，一般系統所存在的問題基本上可在此過程中得到解決

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提供不同類型、I/O點數豐富的CPU模塊，單體I/O點數可達60點，可滿足大部分小型自動化設備的控制需求。另外，CPU模塊配備標準型和經濟型供用戶選擇，對于不同的應用需求，產品配置更加靈活，限度的控制成本。新穎的信號板設計可擴展通信端口、數字量通道、模擬量通道、在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。配備西門子高速處理器芯片，基本指令執行時間可達0.15μs，在同級別小型PLC中遙遙。一顆強有力的“芯”，能讓您在應對繁瑣的程序邏輯，復雜的工藝要求時表現的從容不迫。

CPU模塊本體標配以太網接口，集成了強大的以太網通信功能。一根普通的網線即可將程序下載到PLC中，方便快捷，省去了編程電纜。通過以太網接口還可與其他CPU模塊、觸摸屏、計算機進行通訊，輕松組網。CPU模塊本體***多集成3路高速脈沖輸出，頻率高達100KHz，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動模式，可自由設置運動包絡。配以方便易用的向導設置功能，快速實現設備調速，定位等功能。本機繼承Micro  SD卡插槽，使用市面上通用的Micro  SD卡即可實現程序的更新和PLC固件升級，地方便了客戶工程師對***終用戶的服務支持，也省去了因PLC固件升級返廠服務的不便。在繼承西門子編程軟件強大功能的基礎上，融入了更多的人性化設計，如新穎的帶狀式菜單，全移動式界面窗口，方便的程序注釋功能，強大的密碼保護等。在體驗強大功能的同時，大幅提高開發效率，縮短產品上市時間。上海鐵狂機電設備有限公司

S7-200 SMART 帶來兩種不同類型的CPU 模塊:
標準型  繼電器輸出型(SR20 / SR40 / SR60) 晶體管輸出型(ST40 / ST60) 經濟型
-  繼電器輸出型(CR40)
標準型作為可擴展CPU 模塊，可滿足對I/O 規模有較大需求，邏輯控制較為復雜的應用；而經濟型CPU 模塊直接通過單機本體滿足相對簡單的控制需求。具有：
以太網接口  RS485 串口 支持 Micro SD 卡 高速計數 I/O 模塊擴展 1) 信號板擴展 1) 實時時鐘 1) 高速脈沖輸出 2)  
信號板組態：
在系統塊選擇標準型CPU模塊后，SB選項里會出現上述三種信號板：
選擇SB DT04 時，系統自動分配I7.0 和Q7.0 做為I/O 映像區的起始位 選擇SB AQ01 時，系統自動分配AQW12 做為I/O 映像區 選定SB CM01 時，在端口類型設置框里選擇RS232 或RS485 即可  
Functions
網絡通信
S7-200 SMART CPU  模塊本體集成1 個以太網接口和1 個RS485 接口，通過擴展CM01 信號板，其通信端口數量多可增至3 個。可滿足小型自動化設備連接觸摸屏、變頻器等第三方設備的眾多需求。
以太網通信
所有CPU 模塊標配以太網接口，支持西門子S7 協議、TCP/IP 協議、有效支持多種終端連接：
可作為程序下載端口（使用普通網線即可）  與SMART LINE HMI 進行通信 通過交換機與多臺以太網設備進行通信，實現數據的快速交互 多支持4 個設備通信 串口通信
S7-200 SMART CPU  模塊均集成1 個RS485 接口，可以與變頻器、觸摸屏等第三方設備通信。如果需要額外的串口，可通過擴展CM01 信號板來實現，信號板支持RS232/RS485 自由轉換，多支持4 個設備。串口支持下列協議： Modbus-RTU PPI USS 自由口通信 與上位機的通信
通過PC Access，操作人員可以輕松通過上位機讀取S7-200 SMART 的數據，從而實現設備監控或者進行數據存檔管理。
（PC Access 是專門為S7-200 系列PLC 開發的OPC 協議，專門用于小型PLC 與上位機交互的OPC 軟件） SIMATIC S7-200發揮統一而經濟的解決方案。整個系統的系列特點
強大的性能，
優模塊化和開放式通訊。
結構緊湊小巧－狹小空間處理任何應用的理想選擇
在所有CPU型號中的基本和功能，
大容量程序和數據存儲器
杰出的實時響應－在任何時候均可對整個過程進行*控制，從而提高了質量、效率和安全性
易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初學者和專家的理想選擇
集成的 R-S 485接口或者作為系統總線使用
極其快速和的操作順序和過程控制
通過時間中斷完整控制對時間要求嚴格的流程[2]

S7-1500 系列控制器產品中的 CPU 擁有大容量的程序和數據存儲器，適用于對程序作用域、性能和網絡功能具備*要求的苛刻型應用。
· 具有較高處理速度，適用于二進制和浮點運算
· 用于系列機器、機器以及工廠中的跨領域自動化任務
· 在具有集中式和分布式 I/O 的生產線上作為集中式控制器使用
· PROFINET IO IRT 接口，帶 2 端換機
· 兩個附加 PROFINET 接口，帶單獨的 IP 地址；通過 PROFINET 接口 X3，還能夠以 1 Gbps/s 的速率傳輸數據。
· PROFINET IO 控制器用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O
· PROFINET 智能設備，用于作為 SIMATIC 或非西門子 PROFINET IO 控制器環境下的智能 PROFINET 設備，連接到 CPU。
· PROFIBUS DP 主站接口
· 在 PROFIBUS 和 PROFINET 上實現等時同步模式
· 集成運動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
· 集成 Web 服務器，帶有創建用戶定義的 Web 站點的選項
注：
運行 CPU 所需的 SIMATIC 存儲卡
Area of application
CPU 1518-4 PN/DP 是速度快的 S7-1500 CPU，它具有非常大的程序和數據存儲器，適用于除集中式 I/O 外還包含分布式自動化結構的應用中要求十分苛刻的任務。例如，它可用作生產線中的控制器，或用作可滿足較高處理速度要求的機器控制器。
CPU 1518-4 PN/DP 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能設備 （PROFINET 智能設備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口設計為 2-端換機以便在系統中設立總線型拓撲。
例如，具備獨立 IP 地址的其它兩個集成式 PROFINET 接口可以用來實現網絡隔離。
分布式 I/O 可通過 PROFIBUS 以及集成 PROFIBUS 接口進行連接。
另外，CPU 還提供全面的控制功能，并能夠通過標準化的 PLC-open 塊連接變頻器。

文本顯示器
文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態。過程參數可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統時，可以進行參數設置和診斷。