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PLC控制系統設計包括硬件設計和軟件設計。
1.PLC控制系統的硬件設計
硬件設計是PLC控制系統的至關重要的一個環節，這關系著PLC控制系統運行的可靠性、安全性、穩定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。
(1)PLC控制系統的輸入電路設計。PLC供電電源一般為AC85-240V，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1：1隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大地，次級線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。
PLC輸入電路電源一般應采用DC24V,同時其帶負載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統供電安全和PLC安全至關重要，因為該電源的過載或短路都將影響PLC的運行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。
(2)PLC控制系統的輸出電路設計。依據生產工藝要求，各種指示燈、變頻器/數字直流調速器的啟動停止應采用晶體管輸出，它適應于高頻動作，并且響應時間短;如果PLC系統輸出頻率為每分鐘6次以下，應繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。
如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊并接續流二管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。
當PLC掃描頻率為10次/min以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅動中間繼電器或者固態繼電器(SSR)，再驅動負載。
對于兩個重要輸出量，不僅在PLC內部互鎖，建議在PLC外部也進行硬件上的互鎖，以加強PLC系統運行的安全性、可靠性。
對于常見的AC220V交流開關類負載，例如交流接觸器、電磁閥等，應該通過DC24V微小型中間繼電器驅動，避免PLC的DO接點直接驅動，盡管PLC手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力。
(3)PLC控制系統的抗干擾設計。隨著工業自動化技術的日新月異的發展，晶閘管可控整流和變頻調速裝置使用日益廣泛，這帶來了交流電網的污染，也給控制系統帶來了許多干擾問題，防干擾是PLC控制系統設計時必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式：
隔離：由于電網中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1：1超隔離變壓器，并將中性點經電容接地。
屏蔽：一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統內置于金屬柜之內。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。
布線：強電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。
2.PLC控制系統的軟件設計
在進行硬件設計的同時可以著手軟件的設計工作。軟件設計的主要任務是根據控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC應用的關鍵的問題，程序的編寫是軟件設計的具體表現。在控制工程的應用中，良好的軟件設計思想是關鍵，的軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統與日常系統維護。
(1)PLC控制系統的程序設計思想。由于生產過程控制要求的復雜程度不同，可將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序。
基本程序：既可以作為程序控制簡單的生產工藝過程，也可以作為組合模塊結構中的單元程序;依據計算機程序的設計思想，基本程序的結構方式只有三種：順序結構、條件分支結構和循環結構。
模塊化程序：把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，后組合成一個完成總任務的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設計。我們建議經常采用這種程序設計思想，因為各模塊具有相對性，相互連接關系簡單，程序易于調試修改。特別是用于復雜控制要求的生產過程。
(2)PLC控制系統的程序設計要點。PLC控制系統I/O分配，依據生產流水線從前至后，I/O點數由小到大;盡可能把一個系統、設備或部件的I/O信號集中編址，以利于維護。定時器、計數器要統一編號，不可重復使用同一編號，以確保PLC工作運行的可靠性。
程序中大量使用的內部繼電器或者中間標志位(不是I/O位)，也要統一編號，進行分配。
在地址分配完成后，應列出I/O分配表和內部繼電器或者中間標志位分配表。
彼此有關的輸出器件，如電機的正/反轉等，其輸出地址應連續安排，如Q2.0/Q2.1等。
(3)PLC控制系統編程技巧。PLC程序設計的原則是邏輯關系簡單明了，易于編程輸入，少占內存，減少掃描時間，這是PLC編程必須遵循的原則。
下面介紹幾點技巧：
PLC各種觸點可以多次重復使用，無需用復雜的程序來減少觸點使用次數。
同一個繼電器線圈在同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，在程序中盡量要避免線圈重復使用。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復位操作(以S7-300為例如SQ4.0或者RQ4.0)。
如果要使PLC多個輸出為固定值1(常閉)，可以采用字傳送指令完成，例如Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同時都為1，可以使用一條指令將十六進制的數據0A9H直接傳送QW2即可。
對于非重要設備，可以通過硬件上多個觸點串聯后再接入PLC輸入端，或者通過PLC編程來減少I/O點數，節約資源。例如：我們使用一個按鈕來控制設備的啟動/停止，就可以采用二分頻來實現。
模塊化編程思想的應用：我們可以把正反自鎖互鎖轉程序封裝成為一個模塊，正反轉點動封裝成為一個模塊，在PLC程序中我們可以重復調用該模塊，不但減少編程量，而且減少內存占用量,有利于大型PLC程序的編制。
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