控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指驱动及通信接口电路、传感检测电路、电压变换电路的设计，而软件设计是指PLC应用程序的设计。PLC控制系统的设计及调试流程如图9.1所示。整个系统的设计分以下十个步骤进行。

图9.1　PLC控制系统的设计及调试流程图

（1）深入了解控制系统的要求。设计人员必须深入现场，与有关技术人员和操作人员一起分析讨论，对被控对象所有功能和要求做全面细致的了解。如对象的各种动作及动作时序、动作条件、必要的互锁与保护。电气系统与机械、液压、气动及各仪表等系统之间的关系；PLC与其他智能设备间的关系，PLC之间是否联网通信；突发性电源掉电（停电）及紧急事故处理；系统的工作方式及人机界面，需要显示的物理量及显示方式。

在这一阶段应明确哪些信号必须送入PLC，PLC的输出需要驱动的负载性质，输入/输出有多少模拟量和数字量，模拟量是交流的还是直流的，电压或电流变化范围多大，等等。

（2）确定控制系统的输入/输出设备以及控制台或控制柜。在深入了解控制系统的需求之后，及时确定系统的接口设备。常用输入设备包括控制按钮、转换开关、位置开关及计量保护的信号输入开关等；输出设备包括继电器、接触器、蜂鸣器、电磁阀、信号灯等。最后确定是否选用控制柜或控制台，以及柜体的结构和尺寸。

（3）确定PLC的型号。根据前述了解的对PLC控制系统技术指标的要求，分析I/O点的数量及类型，并由此确定PLC的类型和配置。对于整体式PLC，选定基本单元和可能的扩展单元的型号：对模块式PLC，应确定底扳的型号，选择所需模块的型号及数量以及符合要求的电源模块等。

（4）分配PLC的I/O端口（或通道）。在进行I/O端口分配时应做出I/O分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能，且应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工，同时可以减少意外事故的发生。

（5）PLC外部线路图的设计。此部分为硬件电路的设计，包括电气原理图、电器布置图和安装接线图，利用规定的图形符号和文字将I/O接口电路，通信接口电路，驱动电路及信号采集电路的工作原理、连接方式和具体走线清晰地表示出来。(www.daowen.com)

（6）分配PLC的内部系统资源。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及内部辅助继电器的地址进行相应的分配，保证所用资源在使用时有规律且不重复。

（7）应用程序的编写。程序设计是PLC系统开发中的关键工作，也是整个控制系统设计的核心。常用的程序设计方法主要有经验设计法、顺序控制设计法和继电器控制电路改造法三种。

（8）编辑调试程序并修改完善。将编制好的程序输入PLC并进行调试，观察运行的效果并根据系统要求改进错误或不完善的地方，逐步达到要求的目标。

（9）编写技术文件。当PLC控制系统完成了试运行，被确认可以正常工作之后，应整理出完整的技术资料并提供给用户，以利于系统的使用、维修。技术文件主要包括：

①PLC的外部接线图和其他电气图纸，包括与PLC的连接电路、各种运行方式（自动、半自动、手动、紧急停止）的强电电路、电源系统及接地系统等；

②PLC的编程元件表，包括程序中使用的输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等的元件号、名称、功能以及定时器、计数器的设定值等；

③如果梯形图是用顺序控制设计法编写的，应提供功能表图或状态表；

④带注释的梯形图和必要的文字说明。

（10）交付使用。在实际的系统设计时，程序设计可以与现场施工同步进行，即在硬件设计完成以后，同时进行程序设计和现场施工、以缩短施工周期。