目录
摘要 .................................................................................................................................................. 1 第一章 概述 ..................................................................................................................................... 2
1.1 PLC的基本概念与基本结构 ......................................................................................... 2
1.1.1 PLC的的基本概念 ................................................................................................. 2 1.1.2 PLC的基本结构 ..................................................................................................... 2 1.2 PLC的特点与应用领域 .................................................................................................... 4
1.2.1 PLC的特点 ............................................................................................................. 4 1.2.2 PLC的应用领域 ..................................................................................................... 5
第二章 PLC的硬件与工作原理 .................................................................................................... 5
2.1 PLC的硬件 ........................................................................................................................ 5
2.1.1 PLC的物理结构 ..................................................................................................... 5 2.1.2 CPU模块中的存储器 ............................................................................................. 5 2.2 PLC的工作原理 ................................................................................................................ 6 第三章 PLC程序设计基础 ............................................................................................................ 7
3.1 PLC编程语言与编程结构 ................................................................................................ 7
3.1.1顺序功能图（SFC） ............................................................................................... 8 3.1.2 梯形图(LD) ............................................................................................................. 8 3.1.3功能块图(FBD) ....................................................................................................... 9 3.1.4 指令表(IL) ............................................................................................................ 10 3.2 顺序控制梯形图的设计方法 .......................................................................................... 10
3.2.1 起保停电路的编程方式 ....................................................................................... 10 3.2.2 以转换为中心的编程方式 ................................................................................... 11
第四章 三菱公司F1—40MR型PLC的使用 .............................................................................. 12
4.1 三菱公司的PLC产品及F1—40MR .............................................................................. 12
4.1.1 F1系列PLC的指令系统简介： .......................................................................... 12 4.1.2 F1—40MR的编程元件： ..................................................................................... 12 4.1.3 某些编程元件使用特性及含义： ....................................................................... 13 4.2 F1-20P简易编程器的使用 .............................................................................................. 13
4.2.2 编程操作 ............................................................................................................... 13
第五章 基于PLC十字路口交通信号灯控制系统设计 .............................................................. 16
5.1 设计选题及PLC控制过程 ............................................................................................ 16 5.2 顺序功能图 .................................................................................................................... 17 5.3 以转换为中心的梯形图的设计 .................................................................................... 19 5.4 交通灯控制系统的编程指令 ........................................................................................ 20 5.5程序调试 ........................................................................................................................... 21
5.5.1在系统设计中注意的问题 .................................................................................... 21 5.5.2程序调试中遇到的问题及解决方法 .................................................................... 21 5.5.3心得体会 ................................................................................................................ 22
致谢 ................................................................................................................................................ 22 参考文献......................................................................................................................................... 22
摘要
本文介绍了PLC的基本结构及分类，PLC的特点及应用领域，通过分析PLC的工作原理及PLC的编程语言，并且重点介绍了三菱F1－40MR型PLC编程语言和指令系统，通过对梯形图程序设计方法的分析，主要介绍了两种顺序功能图转换为梯形图的方法，即起保停电路设计方法和以转换为中心的设计方法。
针对选题十字路口交通信号灯控制系统设计，本文采用顺序控制设计法中并行序列的顺序功能图设计方法，将东西、南北两个方向的路灯并行控制，再以转换为中心的方法将顺序功能图转换为梯形图，最后利用编程器将指令输入PLC中进行调试，最终实现交通灯的自动控制。
关键词：PLC、自动控制、梯形图、顺序功能图、交通灯控制系统
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第一章 概述
1.1 PLC的基本概念与基本结构
1.1.1 PLC的的基本概念
现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具备极高的可靠性和灵活性，可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
PLC应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用已得到了迅速的发展。它不仅是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位，PLC应用程度之广、普及程度之高，是其他计算机控制设备无法比拟的。
国际电工委员会（IEC）对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令、并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程，可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。由以上定义可以看出，PLC是一种用程序里改变控制功能的工业控制计算机，除了各种各样的控制功能外，还有与其它计算机通和信联网的功能。
此实验是以三菱公司的PLC为基础而进行实验的。 1.1.2 PLC的基本结构
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（见图1-1）.PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。
1. CPU模块
CPU主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于认得大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出；存储器用来存储程序和数据。并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去
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指挥有关的控制电路，
与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。
CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。
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2. I/O模块
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块，他们相当于人的眼、耳、鼻、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
3. 编程器
编程器是用来生成用户程序，便用它来编辑、检查、修改用户程序，监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入好编辑指令表程序，因此又叫做指令编辑器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型的PLC编程，或者用与现场调试和维护。
4. 电源
PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。内部的开关电源为各模块提供不同等级的直流电源。小型的PLC可以为输入电路和外部的电子传感器（例如接近开关）提供DC 24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
5.PLC的通信联网
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。
1.2 PLC的特点与应用领域
1.2.1 PLC的特点
（1）．可靠性高，抗干扰强 （2）．功能强大，性价比高 （3）．编程简易，现场可修改
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