PLC系统的设计涉及多个关键步骤和组件，以下是一个详细的PLC系统设计概述：

1. 系统需求分析与规划

功能需求分析：明确系统需要实现的具体功能，如设备启停、数据采集、状态监测等。

工艺流程梳理：了解生产线的工艺流程，确定各设备的控制逻辑和信号需求。

环境因素考虑：评估设备运行环境，包括温度、湿度、粉尘、振动等干扰因素，选择合适的防护等级和输入输出模块。

2. 硬件选型与配置

PLC主机选择：根据项目规模和复杂度选择合适的PLC型号，如西门子S7-1200系列适合小型设备，S7-1500适合大型生产线。

输入输出模块配置：根据需求配置数字量模块（如SM 1221/1222）和模拟量模块（如SM 1231/1232），注意模块的分辨率选择。

其他硬件：包括电磁锁、门禁读取设备、显示屏、温度传感器等，确保它们与PLC的兼容性和可靠性。

3. 控制程序设计

程序结构：PLC程序通常包括主循环程序、设备初始化、运行模式控制、安全监控和工艺控制等功能块。

关键控制策略：根据需求设计温度闭环控制、PID控制等策略，使用PLC提供的编程语言（如梯形图、功能块图等）进行编程。

实时操作系统：PLC系统通常采用实时操作系统（RTOS），如VxWorks、QNX、INtime等，以确保系统的实时性和可靠性。

4. 系统集成与测试

通信网络设计：选择合适的现场总线（如PROFINET、PROFIBUS-DP）进行设备间的通信。

系统集成：将PLC与传感器、执行器、工控机等设备连接，进行整体调试和测试。

故障诊断与维护：设计故障诊断机制，确保系统在出现故障时能够及时报警和恢复。

5. 文档编写与培训

系统设计文档：编写详细的设计文档，包括系统架构、硬件配置、控制程序、通信网络等。

操作手册与培训：编写操作手册，对操作人员进行培训，确保他们能够熟练操作系统。

6. 扩展性与维护性考虑

扩展性：在设计时预留足够的I/O冗余，方便后期扩展。

维护性：选择易于维护和更换的硬件组件，确保系统的长期稳定运行。

通过以上步骤，可以设计出一个功能完善、可靠性强、易于扩展的PLC系统。在实际项目中，还需要根据具体需求和现场环境进行灵活调整和优化。