一、 可編程控制器系統(tǒng)設計的步驟和內(nèi)容
案例：交通信號燈的自動控制系統(tǒng)設計
1、信號轉(zhuǎn)換關系
2、交通等演示圖
3、分析工況，思考問題：
1．該控制系統(tǒng)是否屬于順序控制？是哪種結構？
2．該控制系統(tǒng)工作步如何劃分？共有多少工作步？
3．輸入/輸出信號有那些？
4、plc的i/o分配
5、plc硬件設計
6、plc順序功能圖設計
7、plc梯形圖程序設計
8、綜述plc系統(tǒng)設計的步驟
1）熟悉控制對象的工藝要求（工況分析）
2）電器控制線路的設計
3）程序設計
4）控制系統(tǒng)模擬調(diào)試
5）現(xiàn)場調(diào)試
6）技術文件整理
二、 可編程控制器的選型與硬件配置
（一）選擇合適的可編程控制器類型
1、可編程控制器選擇
三菱fx1s系列可編程控制器是一種卡片大小的plc，適合在小型環(huán)境中進行控制。它具有卓越的性能、串行通訊功能以及緊湊的尺寸，這使得它們能用在以前常規(guī)可編程控制器無法安裝的地方。
三菱fx1n系列可編程控制器是一種普遍選擇方案，最多可達128點控制。由于fx1n系列具有對于輸入/輸出、邏輯控制以及通訊／鏈接功能的可擴展性，因此它對普遍的順控解決方案有廣泛的適用范圍，并且能增加特殊功能模塊或擴展板。
三菱fx2n系列可編程控制器是fx系列中最高級的模塊。它擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，fx2n是從16到256路輸入／輸出的多種應用的選擇方案。
三菱fx2nc系列可編程控制器在保留其原有的強大功能特色的前提下實現(xiàn)了極為可觀的規(guī)?？s小，i／o型連接口降低了接線成本并節(jié)省了時間。
對于開關量控制的系統(tǒng)，當控制速度要求不高時，一般的小型整體機fx1s就可以滿足要求。對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統(tǒng)，應選擇具有所需功能的可編程控制器主機，如用fx1n或fx2n型整體機。另外還要根據(jù)需要選擇相應的模塊，例如開關量的輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、配接相應的傳感器及變送器和驅(qū)動裝置等。
2、i/o點數(shù)的確定
一般的講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入、輸出的點數(shù)來衡量的。我們在設計系統(tǒng)時，應準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后調(diào)整和工藝改進的需要，在實際統(tǒng)計i／o點數(shù)基礎上，一般應加上10％一20％的備用量。
對于整體式的基本單元，輸入輸出點數(shù)是固定的，不過三菱的fx系列不同型號輸入/輸出點數(shù)的比例也不同，根據(jù)輸入/輸出點數(shù)的比例情況，可以選用輸入/輸出點都有的擴展單元或模塊，也可以選用只有輸入（輸出）點的擴展單元或模塊。
3、用戶存儲器容量的估算
根據(jù)經(jīng)驗，對于開關量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器的容量等于i／o信號總數(shù)乘以8。對于有模擬量輸人輸出的系統(tǒng)，每一路模擬量信號大約需100存儲器容量。如果使用通信接口，那么每個接口需300存儲器容量。一般估算時根據(jù)算出存儲器的總字數(shù)再加上一個備用量。
4、可編程控制器的處理速度應滿足實時控制的要求
可編程控制器是采用順序掃描的工作方式，其順序掃描工作方式使它不能可靠地接收持久時間小于1個掃描周期的輸入信號。為此，對于快速反映的信號需要選取掃描速度高的機型
關于可編程控制器的選型問題，當然還應考慮到它的的聯(lián)網(wǎng)通信功能、價格等因素。系統(tǒng)可靠性也是考慮的重要因素。
（二）開關量輸入輸出模塊及擴展的選擇
開關量輸入模塊的輸入電壓一般為dc24v和ac220v兩種。直流輸入可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入裝置連接，三菱fx系列直流輸入模塊的公用端已經(jīng)接在內(nèi)部電源的0v，因此直流輸入不需要外接直流電源，有些類型的可編程控制器輸入的公用端要另接電源，對初學者應該注意。交流輸入方式的觸點接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。我們最常用的還是直流輸入模塊。
開關量輸出模塊有繼電器輸出、晶體管輸出及可控硅輸出。繼電器型輸出模塊的觸點工作電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但是動作速度較慢，壽命(動作次數(shù))有一定的限制。（ )一般控制系統(tǒng)的輸出信號變化不是很頻繁，我們優(yōu)先選用繼電器型，并且繼電器輸出型價格最低，也容易購買。晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載，它們的可靠性高，反應速度快，壽命長，但是過載能力稍差。選擇時應考慮負載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對延遲時間的要求、負載狀態(tài)變化是否頻繁等，還應注意同一輸出模塊對電阻性負載、電感性負載和白熾燈的驅(qū)動能力的差異。
（三）編程器和外圍設備的選擇
早期的小型可編程控制系統(tǒng)，通常都選用價格便宜的簡易編程器。如果系統(tǒng)較大，可編程控制器多，可以選用一臺功能強、編程方便的圖形編程器；隨著科技的發(fā)展，個人計算機的使用越來越普及，編程軟件包的出現(xiàn)，在個人計算機上安裝的編程軟件包配上通信電纜，也可取代原編程器。
三、 節(jié)省i/o點數(shù)的方法
減少所需輸入點數(shù)的方法
減少所需輸出點數(shù)的方法
（一）減少所需輸入點數(shù)的方法
1、分組輸入
多設備都有自動控制和手動控制兩種狀態(tài)，自動程序和手動程序不會同時執(zhí)行，把自動和手動信號疊加起來，按不同控制狀態(tài)要求分組輸入到可編程控制器，可以節(jié)省輸入點數(shù)。例如：電梯轎箱內(nèi)的操縱箱內(nèi)一般都設有檢修運行的手動上、下按鈕，也有自動運行的選層按鈕，現(xiàn)在很多電梯在設計時就是利用最底層選層按鈕和最頂層的選層按鈕取代檢修手動上、下按鈕，這樣不僅節(jié)省了輸入點，同時還減少了兩個按鈕，進一步降低了成本。
2、觸點合并式輸入
修改外部電路，將某些具有相同功能的輸入觸點串聯(lián)或并聯(lián)后再輸入可編程序控制器，這些信號就只占用一個輸入點了。串聯(lián)時，幾個開關同時閉合有效。并聯(lián)時，其中任何一個觸點閉合都有效。例如一般設備控制時都有很多保護開關，任何一個開關動作都要設備停止運行，這樣在設計時就可以將這些開關串聯(lián)在一起，用一個輸入點。對同一臺設備的多點控制一般將多點的控制按鈕并聯(lián)在一起，用一點輸入，如圖。
3、矩陣式輸入
當可編程控制器有兩個以上富余的輸出端點時，可將二極管開關矩陣的行、列引線分別接到i／o端點上。這樣，當矩陣為n行m列時，可以得到nxm個輸入信號供可編程控制器組成的控制系統(tǒng)使用。對于fx2n系列，使用矩陣輸入指令mtr，只用8個輸入點和8個輸出點，就可以輸入64個輸入點的狀態(tài)。
4、充分利用可編程控制器的內(nèi)部功能
使用key指令，只需4個輸入點，4個輸出點就可以輸入10個數(shù)字鍵和6個功能鍵；使用dsw指令，只需4個或8個輸入點，4個輸出點就可以讀入一個或兩個4位bcd碼數(shù)字開關信息。
利用轉(zhuǎn)移指令，在一個輸入端上接一開關，作為自動、手動工作方式轉(zhuǎn)換開關，用轉(zhuǎn)移指令，可將自動和手動操作加以區(qū)別。
利用計數(shù)器計數(shù)，或利用移位寄存器移位，也可以利用交替輸出指令實現(xiàn)單按扭的啟動和停止。
（二）減少所需輸出點數(shù)的方法
1．通斷狀態(tài)完全相同的負載并聯(lián)后，可以共用plc的一個輸出點，即一個輸出點帶多個負載，如果多個負載的總電流超出輸出點的容量，可以用一個中間繼電器在控制其它負載。
2．在采用信號燈做負載時，采用數(shù)碼管做指示燈可以減少輸出點數(shù)。例如電梯的樓層指示，如果使用信號燈，則一層就要一個輸出點，樓層越高占用輸出點越多，現(xiàn)在很多電梯使用數(shù)字顯示器顯示樓層就可以節(jié)省輸出點，常用的是用bcd碼輸出，9層站以下僅用4個輸出點，10到19層僅用5個輸出點。
fx2n系列7段譯碼指令segd可把十六進制數(shù)譯為七段顯示器所需的代碼，直接控制一只七段顯示器，用7個輸出點；還有一些數(shù)字顯示的指令，可以減少輸出點的數(shù)量。