7.2.3 模拟量I/O模块的选择
1.模拟量输入模块的选择 2.模拟量输出模块的选择
1.模拟量输入模块的选择
1)模拟量值的输入范围 电压信号：0～5V,0～10V , -5～5V等 电流信号：0～20mA,4～20mA等
2)模拟量输入模块的分辨率、输入精度、转换时间等参 数指标应符合具体的系统要求； 3)应用中要注意抗干扰措施 方法：模块和电源保持一定距离；
模拟量输入信号线采用屏蔽措施； 采用一定的补偿措施，减少环境变化对信号的影响。
2.模拟量输出模块的选择
模拟量输出模块的输出类型有电压输出和电流输出 两种，输出范围：0～10V、－10V～10V、0～20mA等； 模拟量输出模块的输出精度、分辨率、抗干扰措施 等都与模拟量输入模块的情况类似； S7-200 PLC提供机型的选择
考虑以下几方面的要求： 性能与任务相适应； PLC的处理速度应满足实时控制的要求； PLC机型尽可能统一； 指令系统。
1.性能与任务相适应
对控制速度要求不高的开关量控制系统，选用小型PLC； 对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，应 选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带D/A转换的模拟输出模 块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，并且选择运算功 能较强的小型PLC；
4.指令系统
各种机型的指令系统不完全相同，在控制指令、数 学运算指令、逻辑指令方面各有侧重。 选择机型时，从指令方面注意以下几点：
1)指令系统的总语句数。 2)指令系统种类。 3)指令系统的表达方式。 4)应用软件的程序结构。（有模块化和子程序式） （模块化：编写调试方便，但处理速度慢；
子程序式：响应速度快，但不利于编写和调试）
7.1.1 PLC控制系统设计的内容
1)分析控制对象、明确设计任务和要求是整个设计的 依据。 2)选定PLC的型号及所需的输入/输出模块，对控制系 统的硬件进行配置。 3)编制PLC的输入/输出分配表和绘制输入/输出端子接 线图。 4) 用编程语言(常用梯形图)进行程序设计。 5)设计操作台、电气柜，选择所需的电气元件。 6)编写设计说明书和操作使用说明书。
7.2.2 开关量I/O模块的选择
1.开关量输入模块的选择 2.开关量输出模块的选择
1.开关量输入模块的选择
1)选择工作电压等级
根据现场检测元件和模块之间的距离来选择
2)选择模块密度
根据分散在各处输入信号的多少和信号动作的时间选择
3)门坎电平
门坎电平指：接通电平和关门电平的差值； 门坎电平越大，抗干扰能力越强，传输距离越远。
第7章 PLC控制系统设计与应用实例
7.1 PLC控制系统设计的内容和步骤 7.2 PLC控制系统的硬件配置 7.3 PLC控制系统梯形图程序的设计 7.4 顺序控制梯形图的设计方法 7.5 PLC在工业控制系统中的典型应用实例
7.1 PLC控制系统设计的内容和步骤
7.1.1 PLC控制系统设计的内容 7.1.2 PLC控制系统设计的步骤
西门子公司的S7-200、S7-1200PLC在进行小型数字、模拟混 合系统控制时具有较高的性价比，实施起来也较为方便。 对于比较复杂、控制功能要求较高的应用系统，如需要PID调 节、闭环控制、通信联网等功能时，可选用中、大型PLC ，如 西门子公司的S7-300、S7-400。
2. 提高PLC快速响应的几点措施
经验设计法的特点：
其设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方 案 程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善， 直至满足被控对象的控制要求。
• 设计方法不规范，没有一个普遍的规律可遵循，具 有一定的试探性和随意性
7.1.2 PLC控制系统设计的步骤
1.系统规划 2.硬件设计 3.软件设计 4.系统调试 5.技术文件编制
图7-1 PLC控制系统设 计的步骤
7.2 PLC控制系统的硬件配置
7.2.1 PLC机型的选择 7.2.2 开关量I/O模块的选择 7.2.3 模拟量I/O模块的选择 7.2.4 智能模块的选择
需要注意：一般智能模块价格比较昂贵，而有 些功能采用一般I/O模块也可以实现，只是要增加 软件的工作量，因此应根据实际情况决定取舍。
7.3 PLC控制系统梯形图程序的设计
7.3.1 经验设计法 7.3.2 顺序控制设计法与顺序功能图
7.3.1 经验设计法
依据：
根据被控对象对控制系统的具体要求，凭 经验选择基本环节，并把它们有机组合起来
2.开关量输出模块的选择
1) 输出方式的选择：
继电器输出方式：交直流负载，响应速度慢，不能频繁动作； 晶闸管输出方式：开关频率高、电感强、功率因数低的交流负载； 晶体管输出方式：开关频率高的直流负载
2) 输出电流的选择：
模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，并留有余量； 当负载电流较大，输出模块不能直接驱动负载时，要增加中间放大环节； 接通点数的电流和必须小于公共端允许通过的电流值。
EM231 4路模拟量输入模块、 EM231 4路输入热电偶、 EM231 2路热电阻(RTD)、 EM232 2路模拟量输出模块、 EM235 4输入/1输出组合。
7.2.4 智能模块的选择
一般的智能模块包括PROFIBUS-DP模块(如 EM277模块)、工业以太网模块(如CP243-1、CP2431 IT)、调制解调器模块(如EM241模块)、定位模块 (如EM253模块)等。
1)选择CPU速度比较快的PLC，使执行一条基本指令 的时间不超过0.5μs。 2)优化应用软件，缩短扫描周期。 3)采用高速响应模块，其响应的时间不受PLC周期的 影响，而只取决于硬件的延时。
3. PLC机型尽可能统一
一个大型企业，应尽量做到机型统一； 模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理，这 不仅使模块通用性好，减少备件量，而且给编程和维 修带来极大的方便，也给扩展系统升级留有余地； 外部设备通用，资源可共享，配以上位计算机后， 可把控制各独立系统的多台PLC连成一个多级分布式控 制系统，相互通信，集中管理。