在PLC係統設計時，首先應確定控製方案，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(guan) 設備應是集成的、標準的，按照易於(yu) 與(yu) 工業(ye) 控製係統形成一個(ge) 整體(ti) ，易於(yu) 擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關(guan) 工業(ye) 領域有投運業(ye) 績、成熟可靠的係統，PLC的係統硬件、軟件配置及功能應與(yu) 裝置規模和控製要求相適應。熟悉可編程序控製器、功能表圖及有關(guan) 的編程語言有利於(yu) 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、控製要求，明確控製任務和範圍確定所需的操作和動作，然後根據控製要求，估算輸入輸出點數、所需存儲(chu) 器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最後選擇有較高性能價(jia) 格比的PLC和設計相應的控製係統。

    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餘(yu) 量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展

    餘(yu) 量後，作為(wei) 輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據製造廠商PLC的產(chan) 品特點，對輸入輸出點數進行圓整。

    二、存儲(chu) 器容量的估算 

    存儲(chu) 器容量是可編程序控製器本身能提供的硬件存儲(chu) 單元大小，程序容量是存儲(chu) 器中用戶應用項目使用的存儲(chu) 單元的大小，因此程序容量小於(yu) 存儲(chu) 器容量。設計階段，由於(yu) 用戶應用程序還未編製，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之後才知道。為(wei) 了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲(chu) 器容量的估算來替代。

    存儲(chu) 器內(nei) 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(ti) 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(wei) 內(nei) 存的總字數（16位為(wei) 一個(ge) 字），另外再按此數的25%考慮餘(yu) 量。

    三、控製功能的選擇

    該選擇包括運算功能、控製功能、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；較複雜運算功能有代數運算、數據傳(chuan) 送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放係統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chan) 品具有與(yu) 下位機的通信，有些產(chan) 品具有與(yu) 同位機或上位機的通信，有些產(chan) 品還具有與(yu) 工廠或企業(ye) 網進行數據通信的功能。設計選型時應從(cong) 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，隻需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳(chuan) 送和比較，當用於(yu) 模擬量檢測和控製時，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)控製功能

    控製功能包括PID控製運算、前饋補償(chang) 控製運算、比值控製運算等，應根據控製要求確定。PLC主要用於(yu) 順序邏輯控製，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控製器解決(jue) 模擬量的控製，有時也采用專(zhuan) 用的智能輸入輸出單元完成所需的控製功能，提高PLC的處理速度和節省存儲(chu) 器容量。例如采用PID控製單元、高速計數器、帶速度補償(chang) 的模擬單元、ASC碼轉換單元等。

    (三)通信功能

    大中型PLC係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(yu) 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係統的通信接口應包括串行和並行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(ye) 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冗餘(yu) 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係統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大於(yu) 1Mbps，通信負荷不大於(yu) 60%。PLC係統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：1）PC為(wei) 主站，多台同型號PLC為(wei) 從(cong) 站，組成簡易PLC網絡；2）1台PLC為(wei) 主站，其他同型號PLC為(wei) 從(cong) 站，構成主從(cong) 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(wei) DCS的子網；4）專(zhuan) 用PLC網絡（各廠商的專(zhuan) 用PLC通信網絡）。

    為(wei) 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(ye) 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(ge) CPU，編程器在編程模式時，CPU隻為(wei) 編程器提供服務，不對現場設備進行控製。完成編程後，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控製，不能進行編程。離線編程方式可降低係統成本，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負責現場控製，並在一個(ge) 掃描周期內(nei) 與(yu) 編程器進行數據交換，編程器把在線編製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，但係統調試和操作方便，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(liang) 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，以滿足特殊控製場合的控製要求。

    (五)診斷功能

    PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nei) 診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nei) 部的性能和功能進行診斷是內(nei) 診斷，通過軟件對PLC的CPU與(yu) 外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。

    PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，並影響平均維修時間。

    (六)處理速度

    PLC采用掃描方式工作。從(cong) 實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小於(yu) 掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數據的丟(diu) 失。

處理速度與(yu) 用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關(guan) 。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進製指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控製要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大於(yu) 0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大於(yu) 0.2ms/K。

四、機型的選擇

    (一)PLC的類型

    PLC按結構分為(wei) 整體(ti) 型和模塊型兩(liang) 類，按應用環境分為(wei) 現場安裝和控製室安裝兩(liang) 類；按CPU字長分為(wei) 1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從(cong) 應用角度出發，通常可按控製功能或輸入輸出點數選型。

    整體(ti) 型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的餘(yu) 地較小，用於(yu) 小型控製係統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控製係統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用於(yu) 大中型控製係統。

    (二)輸入輸出模塊的選擇

    輸入輸出模塊的選擇應考慮與(yu) 應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳(chuan) 輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jia) 格低、使用電壓範圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控矽輸出模塊適用於(yu) 開關(guan) 頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價(jia) 格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與(yu) 應用要求應一致。

    可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控製水平和降低應用成本。

    考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。

    (三)電源的選擇

    PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產(chan) 品說明書(shu) 要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與(yu) 國內(nei) 電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。

    如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為(wei) 防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲(si) 管隔離。

    (四)存儲(chu) 器的選擇

    由於(yu) 計算機集成芯片技術的發展，存儲(chu) 器的價(jia) 格已下降，因此，為(wei) 保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲(chu) 器容量，按256個(ge) I/O點至少選8K存儲(chu) 器選擇。需要複雜控製功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲(chu) 器。

    (五)冗餘(yu) 功能的選擇

    1．控製單元的冗餘(yu)

    (1)重要的過程單元：CPU（包括存儲(chu) 器）及電源均應1B1冗餘(yu) 。

    (2)在需要時也可選用PLC硬件與(yu) 熱備軟件構成的熱備冗餘(yu) 係統、2重化或3重化冗餘(yu) 容錯係統等。

    2．I/O接口單元的冗餘(yu)

    (1)控製回路的多點I/O卡應冗餘(yu) 配置。

    (2)重要檢測點的多點I/O卡可冗餘(yu) 配置。3）根據需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。

    (六)經濟性的考慮

    選擇PLC時，應考慮性能價(jia) 格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chan) 出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chan) 品。

    輸入輸出點數對價(jia) 格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值後，相應的存儲(chu) 器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數的增加對CPU選用、存儲(chu) 器容量、控製功能範圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個(ge) 控製係統有較合理的性能價(jia) 格比。