1 引言
1.1 设计任务与要求
某系统中有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时；红灯以5Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。
由控制任务可知，这是一个对通风机运行状态进行监视的问题。显然，必须把4台通风机的各种运行状态的信号输入到PLC中(由PLC外部的输入电路来实现)；各种运行状态对应的显示信号是PLC的输出。
2.PLC概况
首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。
2. 1 PLC的基本概念
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
2.2 PLC发展概况
PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。
目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。
2.3 PLC技术发展动向
1. 产品规模向大、小两个方向发展
大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛
3. 不断加强通讯功能
4. 新器件和模块不断推出
高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化
有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。
6. 发展容错技术
采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
7.追求软硬件的标准化。
3.设计过程
为了讨论问题方便，设四台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1, 绿灯为F2.。由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计。
3.1红灯常亮的程序设计
当4台通风机都不开机时红灯常亮。设灯常亮为“1”、灭为“0”，通风机开机为“1”、
停为“0” (下同)。其状态表为：由状态表可得Fl 的逻辑函数：
(1)
根据逻辑函数(1)容易画出其梯形图如下图所示。
3.2.绿灯常亮的程序设计
能引起绿灯常亮的情况有5种，列状态表为下左表：由状态表可得F2函数的逻辑表达式为：
ABCD
D ABC D C AB CD B A BCD A F ++++=2 (2)
根据这个逻辑函数直接画梯形图时，梯形图会很烦琐，所以要先对逻辑函数(2)进行化简。
例如将(2)化简成下式：F2=AB(D+C)+CD(A 十B) (3) 再根据(3)画出的梯形图如下右图所示。
D
C B A F =1
3.3红灯闪烁的程序设计
设红灯闪烁为“1”，列状态表为左下表：由状态表可得F1的逻辑函数为：
（4）
将(4)化简为： (5)
由(5)画出的梯形图如右下图所示。其中M8012能产生100ms 即2.5Hz 的脉冲信号。
D
C B A
D C B
A
D C B A D C B A F +++=1()()
B
A B A D C D C D C B A F +++=1
3.4绿灯闪烁的程序设计
设绿灯闪烁为“1”，列状态表左下表为：由状态表可得F2的逻辑函数为：将上式化简为
:
(7)
根据(7)画出其梯形图如右下图所示。
D
C
AB
D
C
B
A
D
C
B
A
D
BC
A
D
C
B
A
CD
B
A
F+
+
+
+
+
=
2
()()CD
B
A
D
C
AB
D
C
D
C
B
A
B
A
F+
+
+
+
=
2
4.选择PLC机型
4.1 PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。
4.2输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O 机架等。
4.3电源的选择
PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防
