自动售货机的PLC系统设计.doc

1、本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐精品文档整理2011 年 9 月 21 号本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐自动售货机的 PLC 系统设计文摘 本文介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程逗号然后以一次交易过程为例逗号把交易过程分为几个程序块逗号然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用 PLC 控制的自动售货机提高了系统的稳定性逗号保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词 自动售货机；可编程序控制器；梯形

2、图从自动售货机的发展趋势来看逗号它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化逗号要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生逗号人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约逗号无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械逗号从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看逗号自动售货机可以充分补充人力资源的不足逗号适应消费环境和消费模式的变化逗号 24 小时无人售货的系统可以更省力逗号运营时需要的资本少、面积小逗号有吸引人们

3、购买好奇心的自身性能逗号可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。据说世界上最早的自动售货机出现在公元前 3 世纪逗号那是埃及神殿里的投币式圣水出售机。17 世纪逗号英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。在自动售货机历史的长河中逗号日本开发出实用型的自动售货机逗号那是在进入本世纪后的事。日本第一台自动售货机是 1904 年问世的本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐“邮票明信片自动出售机”逗号它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。自动售货机的真正普及是在第二次世界大战以后。50 年代逗号“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎逗号果汁被注

4、入在纸杯里出售。后来逗号由于美国的饮料大公司进入日本市场逗号 1962 年逗号出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。1967 年逗号 100 日元单位以下的货币全部改为硬币逗号从而促进了自动售货机产业的发展。现在逗号自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式逗号通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中逗号从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且逗号为防止地球暖化逗号自动售货机的开发致力于能源的节省逗号节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时逗号这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温逗号与以往的

5、自动售货机相比逗号它能够节约 1015的电力。进入 21 世纪时逗号自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。因经济复苏缓慢逗号社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为关注。自动售货机不仅保障了惬意的工休时间逗号也是最廉价、提高职工工作效率最有效的手段。特别是在 24 小时无休工作状态中的办公场所逗号使用独具魅力的迷你型饮料冲饮机逗号解决了不间断提供咖啡饮品服务的问题逗号这种服务加速了自动售货机与咖啡饮品服务的融合。1999 年的全美自动售货机协会和全美咖啡服务协会的合并使人们更直观地看到了这种融合现象。 日本是自动售货机的天堂。除鸡蛋、米饭之外逗号报纸、杂志、一次

6、性相机、干电池、磁带、刮胡刀、袜子、花及宠物食品等各种商品都通过自动售货机进行销售。连熟知自动售货机的美国游客在日本看到 10 台自动售货机排成一列的景象后逗号也是连声称奇。韩国大约有 78 万台自动售货机逗号是除了日本、美国、英国之外自动售货机使用数量最多的国家。从不同的种类来看逗号咖啡茶的自动售货机约占全部售货机的 40%以上；另外逗号还有冰饮料自动售货机、听装饮料自动售货机、办公咖啡自动售货机和照片胶粘标签自动售货机、票类自动售货机、手机充电自动售货机、成人用品自动售货机、生活用品自动售货机、烟、方便面自动售货机等多种。主要的设置场所包括学校、楼房、公共机关、地铁等逗号公共汽车站、公园、

7、体育场、展示场、工厂等。运营自动售货机产业的公司在全国大约有 800 余个逗号而销售自动售货机原料、商品流通、机械销售的公司大约达到了 1150 个。1 自动售货机介绍1.1 自动售货机功能分析这部分阐述了自动售货机的各种动作功能和控制要求逗号给出了完整的自动售货机操作规程逗号并介绍了自动售货机运行系统种所包括的人工操作步骤。本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐1.1.1 自动售货机的基本功能在进行上、下位机程序编写之前逗号首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。在实际生活中逗号我们见到的售货机可以销

8、售一些简单的日用品逗号如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算逗号并根据货币数值判断是否能够购买某种商品逗号并作出相应的反应。举一个简单的例子来说明逗号例如：售货机中有 8 中商品逗号其中 01 号商品（代表第一种商品）价格为 2.60 元逗号 02 商品为 3.50 元逗号其余类推。现投入 1 个 1 元硬币逗号当投入的货币超过 01 商品的价格时逗号 01 商品的选择按钮处应有变化逗号提示可以购买逗号其他商品同比。当按下选择 01 商品的价格时逗号售货机进行减法运算逗号从投入的货币总值中减去 01 商品的价格同时启动相应的电机逗号提取 01 号商品到出

9、货口。此时售货机继续进行等待外部命令逗号如继续交易逗号则同上逗号如果此时不再购买而按下退币按钮逗号售货机则要进行退币操作逗号退回相应的货币逗号并在程序中清零逗号完成此次交易。由此看来逗号售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算逗号这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。自动售货机的工作流程图如图 1 所示。图 1 自动售货机工作流程图本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐1.2 PLC 的选型原则当某一个控制任务决定由 PLC 来完成后逗号选择 PLC 就成为最重要的事情。一方面要选择

10、多大容量的 PLC ,另一方面是选择什么公司的 PLC 及外设。对第一个问题逗号首先要对控制任务进行详细的分析逗号把所有的 I/O 点找出来逗号包括开关量 I/O 和模拟量 I/O 以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键逗号如果他们之中既有交流 220V 的接触器、电磁阀逗号又有 24V 的指示灯逗号则最后选用的 PLC 的输出点数有可能大于实际电数。因为 PLC 的输出点一般是几个一组共用一个公共端逗号这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流 220V 的负载负载使用。则直流24V 的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费逗号增加

11、成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载逗号比如使用交流 220V 的指示灯等。一般情况下继电器输出的 PLC使用最多逗号但对于要求高速输出的情况逗号就要使用无触点的晶体管输出的 PLC 了。对第二个问题逗号则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面 所有 PLC 一般都具有常规的功能逗号但对某些特殊要求逗号就要知道所选用的 PLC 是否有能力控制任务。如对 PLC 与 PLC、PLC 与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对 PLC 的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对 PLC 的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的 PLC 品种有一个详细的了解逗号以便做出正确的选择

12、。（2）价格方面 不同厂家的 PLC 产品价格相差很大逗号有些功能类似、质量相当、I/O 点数相当的 PLC 的价格能相差 40%以上。在使用 PLC 较多的情况下逗号这样的差价当然是必须考虑的因数。PLC 主机选定后逗号如果控制系统需要逗号则相应的配套模块也就选定了。1.3 PLC 的概述1.3.1 PLC 的产生20 世纪 20 年代起逗号人们把各种继电器。定时器。接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统逗号控制各种生产机械逗号这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统.由于它结构简单。容易掌握。价格便宜逗号在一定范围内能满足控制要求逗号因而使用面甚广逗号在工业控制领域中一直占主导

13、地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大逗号可靠性差逗号动作速度慢逗号功能少逗号难与实现较复杂的控制逗号特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统逗号接线复杂逗号当生产工艺或对象改变时逗号原有的接线和控制盘就要更换逗号所以通用性和灵活性较差.20 世纪 60 年代末期逗号美国的汽车制造业竞争激烈逗号各生产厂家的汽车型号不断更新逗号它必然要求生产线的控制系统亦随之改变逗号以及对整个开展系统重新配置.为抛弃传统的继电本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐接触器控制系统的束缚逗号适应白热化的市场竞争要求逗号 1968 年美国通用汽车公司公开

14、向社会招标逗号对汽车流水线控制系统提出具体要求逗号归纳起来是：（1） 编程方便逗号可现场修改程序（2） 维修方便逗号采用插件式结构（3） 可靠性高于继电器控制装置（4） 体积小于继电器控制盘（5） 数据可直接送入管理计算机（6） 成本可与继电器控制盘竞争（7） 输入可以是交流 150V 以上（8） 输出为交流 115V 逗号容量要求在 2A 以上逗号可直接驱动接触器逗号电磁阀等（9） 扩展时原系统改变最小（10） 用户存储器至少能扩张到 4KB（适应当时汽车装配过程的需要）十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式逗号实现大规模生产线的流程控制。1.3.2 PLC 的定

15、义美国国际电工委员会（IEC）在 1987 年对可编程序控制器做出如下定义：可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统逗号它采用了可编程序的存储器逗号用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令逗号并通过数字式或模拟式的输入或输出逗号控制各种类型的机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备逗号都应按照易于与工业控制系统联成一个整体逗号易于扩展其功能的原则而设计。定义强调了 PLC 应直接应用与工业环境逗号它必须具有很强的抗干扰能力逗号广泛的适应能力和应用范围。这也是区别与一般微机控制系统的一个重要特征。定义还强调了 PLC 是

16、“数字运算操作的电子系统”逗号他也是一种计算机逗号它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”逗号因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等操作逗号它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力逗号并且非常容易与“工业控制系统联成一体”逗号易于“扩充” 。1.3.3 PLC 的发展趋势PLC 总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面。（1）向小型化、专用化、低成本方向发展随着微电子技术的发展逗号新型器件大幅度的提高功能和降低价格逗号使 PLC 结构更为凑逗号相当与一本精装本书的大小

17、逗号操作使用十分方便。PLC 的功能不断增加逗号将原来大、中本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐型 PLC 才有的功能部分地移植到小型 PLC 上。（2）向大容量、高速度方向发展大型 PLC 采用多微处理器系统逗号有的采用了 32 位微处理器逗号可同时进行多任务操作逗号处理速度提高逗号特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外逗号存储容量大大增加。（3）智能型 I/O 模块的发展智能型 I/O 模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件逗号它们的 CPU 与 PLC 的主 CPU 并行工作逗号占用主 CPU 的时间很少逗号有利于提高 PLC

18、 的扫描速度。（4）基于 PC 的编程软件取代编程器随着计算机的日益普及逗号越来越多的用户使用基于个人计算机上的编程软件。编程软件可以对PLC 控制系统的硬件组态逗号即设置硬件的结构和参数逗号例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通行接口的参数等。（5）PLC 编程语言的标准化与个人计算机相比逗号 PLC 的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。在硬件方面逗号各厂家的 CPU 模块和 I/O 模块互不通用。PLC 的编程语言和指令系统的功能和表达式也不一致逗号因此各厂家的可遍程序控制器互不兼容。为了解决这一问题逗号 IEC 制定了可遍程序控制器标准。标准中共有 5 种编程

19、语言逗号允许编程者在同一程序中使用多种编程语言逗号这使编程能够选择不同的语言来适应特殊的工作。（6）PLC 通信的易用化PLC 的通信联网功能使它能与个人计算机和其他智能控制设备交换数字信息逗号使系统形成一个统一的整体逗号实现分散控制和集中控制。（7）组态软件与 PLC 的软件化个人计算机（PC）的价格便宜逗号有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。（8）PLC 与现场总线相结合现场总线 I/O 与 PLC 可以组成功能强大的、廉价的 DCS 系统。（9）开发新型特殊功能模块I/O 组件可以提高 PLC 的智能化、高密集度和增大处理能力。(10) CPU 的处理速度进一步加快目前逗号

20、 PLC 的处理速度与计算机相比还比较慢逗号其高的 CPU 也不过 80486 逗号将来会全面使用 64 位的 RISC 芯片逗号采用多 CPU 进行处理、分时处理或分任务处理方式逗号将各种模块智能化逗号部分系统程序用门阵列电路固化逗号这样可使 PLC 的处理速度达到纳秒级。 1.3.4 PLC 的特点（1）抗干扰能力强逗号可靠性好PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验逗号主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐在

21、结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。具体措施主要有以下几个方面：1）隔离：这是抗干扰的主要措施之一。PLC 的输入、输出接口电路一般采用光电耦合器来传递信号。这种光电隔离措施逗号使外部电路与内部电路之间避免了电的联系逗号可有效的抑制外部干扰源对于 PLC 的影响逗号同时防止外部高电压串入逗号从而减少故障和误操作。 2）滤波：这是抗干扰的另一个主要措施。在 PLC 的电源电路和输入/输出电路中设置了多种滤波电路逗号用以对高频干扰信号进行有效的抑制。3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施逗号以减少外界干扰逗号保护供电质量。另外使输入输出接口电路电源彼此独立逗号以避免电源之间的干扰

22、。4）内部设置了连锁、环境检测与诊断、watchdog（“看门狗” ）等电路逗号一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT）规定时间（预示程序进入了死循环）逗号立即报警逗号以保证 CPU 可靠运行。5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测逗号并采用信息保护和恢复措施。6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份逗号以保障停电后有关状态或信息不丢失。7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构逗号以适应工作现场的恶劣环境。8）以集成电路为基本元件逗号内部处理过程不依赖于机械触点逗号以保障高可靠性。而采用循环扫描的工作循环方式逗号也提高了抗干扰能力。（2）控制系统结构简单逗号

23、通用性强PLC 及外围模块品种多逗号可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。（3）编程方便逗号易于使用PLC 是面向用户的设备逗号 PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯逗号PLC 程序的编制逗号采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似逗号这种编程语言现象直观逗号容易掌握逗号不需要专门的计算机知识和语言逗号只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。（4）功能完善PLC 的输出/输入功能完善逗号性能可靠逗号能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。在 PLC 内部具有许多控制功能逗号诸如时序、计算机、主控继电器以及移

24、位寄存器、中间寄存器等。由于采用了微处理器逗号它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制 I/O 等诸多功能逗号不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能逗号而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。（5）设计、施工、调试、的周期短用继电接触器控制完成一项控制工程逗号必须首先按工艺要求画出电气原理图逗号然后画出继电器屏的布置和接线图等逗号进行安装调试逗号以后修改起来十分不便。而采用 PLC 控制逗号由于其硬软件齐全逗号为模块化积木式结构逗号且已商品化逗号故仅需按性能、容量等选用组装逗号而大量具体的程序编制工作也可在 PLC 到货前进行逗号因而缩短了设计周期逗号使

25、本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐设计和施工可同时进行。（6）体积小逗号维护操作方便PLC 体积小逗号质量轻逗号便于安装。PLC 的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态逗号还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。（7）易于实现网络化PLC 可连成功能很强的网络系统。（8）可实现三电一体化PLC 将电控（逻辑控制） 、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体逗号可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统逗号以适应各种工业控制的需要。 1.3.5 PLC 的主要功能（1） 条件控制功能条件控制（或称逻辑控

26、制或顺序控制）功能是指用 PLC 的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种逻辑连接逗号进行开关控制。（2） 定时/记数控制功能定时/记数控制功能指用 PLC 提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数控制逗号以取代时间继电器和记数继电器。（3） 数据处理功能数据处理功能是指 PLC 能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算以及编码和译码等操作。（4） 步进控制功能步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中逗号只有前一道工序完成以后逗号才能进行下一道工序操作的控制逗号以取代由硬件构成的步进控制器。（5） A/D 与 D/A 转换功能A/D 与 D

27、/A 转换功能是指通过 A/D、D/A 模块完成模拟量和数字量之间的转换。（6） 运动控制功能运动控制功能是指通过高速记数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴运动控制。（7） 过程控制功能过程控制功能是指通过 PLC 的 PID 控制指令或模块实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环控制。（8） 扩展功能扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即 I/O 扩展单元）模块来增加输入输出点数逗号也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高 PLC 的控制功能。（9） 远程 I/O 功能远程 I/O 功能是指通过 I/O 单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与 PLC 主机相连接逗本文档由 维维大

28、豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐号进行远程控制逗号接收输入信号、传出输出信号。（10）通信联网功能通信联网功能是指通过 PLC 之间的联网、PLC 与上位机的链接等逗号实现远程 I/O 控制或数据交换逗号以完成较大规模系统的复杂控制。（11）监控功能监控功能是指 PLC 能监视系统各部分的进行状态和进程逗号对系统中出现的异常情况进行报警和记录逗号甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中的定时器、记数器等设定值或强制 I/O 状态。1.4 PLC 的基本结构及原理1.4.1 PLC 的系统结构目前 PLC 种类繁多逗号功能和指令系统也都各不相同逗

29、号但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机逗号所以其结构和工作原理都大致相同逗号硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元 CPU、存储器 RAM 和 ROM、输入输出接口电路、电源、I/O 扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。如图 2 所示逗号 PLC 控制系统由输入量PLC输出量组成逗号外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为 PLC 的输入量逗号它们经 PLC 外部输入端子逗号作为 PLC 的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见逗号 PLC 的基本结构有控制部分输入和输出组成。1.4.2PLC 各部分的作用 (1) 中央处理器CP

30、U 是由控制器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元逗号它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作逗号它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能如下： 诊断 PLC 电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 采集由现场输入装置送来的状态或数据逗号并送入 PLC 的寄存器中。 按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令逗号进行编译解释后逗号按指令规定的任务完成各种运算和操作。 将存于寄存器中的处理结果送至输出端。 应各种外部设备的工作请求。本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨

31、桐图 2 PLC 硬件结构图(2) 存储器PLC 的存储器分为两大部分：一大部分是系统存储器逗号用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。二大部分是用户存储器逗号包括用户程序存储区及工作数据存储区。(3) 输入输出接口电路PLC 通过输入输出（I/O）接口电路实现与外围设备的连接。输入接口通过 PLC 的输入端子接受现场输入设备的控制信号逗号并将这些信号转换成 CPU 所能接受和处理的数字信号。(4) 电源PLC 的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足 PLC 的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。(5) 输入输出 I/O

32、 扩展接口若主机单元的 I/O 点数不能满足输入输出点数需要时逗号可通过此接口用扁平电缆线将I/O 扩展单元与主机单元相连接。(6) PLC 的基本工作原理PLC 采用的是循环扫描工作方式。对每个程序逗号 CPU 从第一条指令开始执行逗号按指令步序号做周期性的程序循环扫描逗号如果无跳转指令逗号则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序逗号直至遇到结束符后又返回第一条指令逗号如此周而复始不断循环逗号每一个循环称为一个扫描周期。PLC 的扫描全过程如图 3 所示。 输入刷新阶段在输入刷新阶段逗号 CPU 扫描全部输入端口逗号读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口逗号转入程序执行阶段。

33、程序执行阶段本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐在程序执行阶段逗号根据用户输入的控制程序逗号从第一条开始逐条执行逗号并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后逗号将输出状态寄存器中的内容逗号依次送到输出锁存电路逗号并通过一定输出方式输出逗号驱动外部相应执行元件工作逗号这才形成 PLC 的实际输出。图 3 PLC 的扫描全过程 显然扫描周期的长短主要取决与程序的长短。扫描周期越长逗号响应速度越慢。由于每一个扫描周期只进行一次 I/O 刷新逗号即每一个扫描周期 PLC 只对输入、输出状态

34、寄存器更新一次逗号故使系统存在输入、输出滞后现象逗号这在一定程度上降低了系统的响应速度。由此可见逗号若输入变量在 I/O 刷新期间状态发生变化逗号则本次扫描期间输出会相应地发生变化。反之逗号若在本次刷新之后输入变量才发生变化逗号则本次扫描输出不变逗号而要到下一次扫描的 I/O刷新期间输出才会发生变化。这对于一般的开关量控制系统来说是完全允许的逗号不但不会造成不利影响逗号反而可以增强系统的抗干扰能力。这是因为输入采样仅在输入刷新阶段进行逗号PLC 在一个工作周期的大部分时间里实际上是外设隔离的。而工业现场的干扰常常是脉冲式的、短时的逗号由于系统响应较慢逗号往往要几个扫描周期才响应一次逗号而多次扫

35、描后逗号因瞬间干扰而引起的误操作将会大大减少逗号从而提高了系统的抗干扰能力。但是对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统逗号就需要精心编制程序逗号必要时采用一些特殊功能逗号以减少因扫描周期造成的响应滞后等不良影响。1.5 松下电工可变成序控制器产品-FP1-C24 介绍经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑逗号发现松下电工可变成序控制器产品-FP1-C24比较适合自动售货机。因为它是一种功能很强的小型机逗号在设计的过程中采用先进的方法及组件本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐使其通常只有在大型 PLC 中才具有的功能逗号且具有其他控

36、制器所不具备的功能。虽然是小型机。但是其功能较完善逗号性能价格比高逗号较适合自动售货机。现在就对FP1-C24的组成各部分和技术性能做一个简单介绍 。在松下电工公司生产的FP 系列产品中逗号FP1属于小型PLC 产品逗号其中C24 是具有高级处理功能的型号。从型号可以看出FP1-C24可编程控制器的输入和输出点数（即I/O点）之和为24.1.5.1FP1-C24 的组成各部分(1) RS232该口能于PC机通信编程逗号也可连接其他外围设备。(2) 运行监视指示灯当运行程序时逗号“RUN”指示灯亮；当控制单元中止执行程序时逗号“PROG”指示灯亮；当发生自诊断错误时逗号“ERR”指示灯亮；当检测

37、到异常的情况时或出现“Watchdog”定时故障时逗号“ALARM”指示灯亮。(3) 工作方式选择开关工作方式选择开关共有3个工作方式档位逗号即“RUN”逗号“REMOTE”和“PROG”。 “RUN”工作方式当开关扳到这个档位时逗号控制单元运行程序。 “REMOTE”工作方式在这个工作方式下逗号可以使用编程工具改变可编程控制器的工作方式为“RUN”或“PROG”工作方式。 “PROG”工作方式在此方式下可以编辑程序。若在“RUN”工作方式下编辑程序逗号则按出错对待。可编程控制器鸣响报警逗号提示编程者将方式选择开关切换至“PROG”工作方式。输出端子C24形的输出端子有8点。该端子板为两头带螺

38、钉可拆卸的板。直流电源输出端子在FP1系列主机内部均配有一个供输入端使用的24V直流电源。输入端子C24型的输入端子有16点。输入电压范围为直流1224V。该端子板为两头带螺钉可拆卸的板。编程工具连接插座（RS422口）可用此插座经专用外设电缆连接编程工具。波特率选择开关有19 200bps和9600bps两档逗号当可编程控制器与外部设备进行通信时逗号应根据不同的外设选定本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐波特率。电位器（V0、V1）这两个电位器可用螺丝刀进行手动调节逗号实现外部设定。当调节该电位器时逗号PLC内部对应的特殊数据寄存器DT

39、9040和DT9041的内容在0255之间变化逗号相当与输入外部可调的模拟量。C24有两个（V0、V1）。I/O点状态指示灯和扩展单元接口插座用来指示输入/输出的通断状态逗号当某个输入触点闭合时逗号对应于这个触点编号的输入指示发光二极管点亮（下一排）；当某个输出继电器接通时逗号对应这个输出继电器编号的输出指示发光二极管点亮（上一排）。扩展单元接口插座用于连接FP1扩展单元及A/D、D/A转换单元、链接单元。1.5.2 技术性能 FP1-C24 的主机 I/O 点数为 16/8；最大 I/O 点数为 104；运行速度为 1.6s/步；容量为 2720步；基本指令数为 80；高级指令数为 111；

40、内部继电器为 1008 点；特殊内部继电器为 64 点；定时器/计数器为 144 点；数据寄存器为 1660 字；特殊数据寄存器为 70 字；索引寄存器为 2 字；主控指令为 32 点；跳转标记数为 64 点；步进数为 128 级；子程序个数为 16 个；中断个数为 9 个程序；输入滤波时间为 1128ms。2 PLC 系统设计2.1 可编程序控制系统设计的基本原则2.1.1 控制系统设计原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求逗号以提高生产效率和产品质量。因此逗号在设计 PLC 控制系统时逗号应遵循以下基本原则：(1) 最大限度地满足被控对象的控制对象。设

41、计前逗号应深入现场进行调查研究逗号收集资料逗号并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合逗号共同拟订电气控制方案逗号协同解决设计中出现的各种问题。(2) 在满足控制系统要求的前提下逗号力求使控制系统简单、经济逗号使用及维修方便。（3）保证控制系统的安全、可靠。（4）考虑到生产的发展和工艺和改进逗号在选择 PLC 容量时逗号应适当留有裕量。本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐2.1.2 控制系统设计的基本内容PLC 控制系统是由 PLC 与用户输入、输出设备连接而成的逗号因此逗号 PLC 控制系统设计的基本内容应包括：（1）用户输入设备（

42、按钮、操作开关、限位开关、传感器等） 、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等） 。这些设备属于一般的电气元件逗号其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。（2）PLC 的选择。 PLC 是 PLC 控制系统的核心部件逗号正确选择 PLC 对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。选择 PLC 逗号应包括机型选择、容量的选择、I/O 模块的选择、电源模块的选择等。（3）分配 I/O 点逗号绘制 I/O 连接图。（4）设计控制程序。包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。控制系统程序是控制整个系统工作的软件逗号是保证系统工

43、作安全、可靠的关键。因此逗号控制程序饿设计必须经过反复调试、修改逗号直到满足要求为止。（5）必要时还需设计控制台（6）编制控制系统的技术文件。2.1.3 控制系统设计的一般步骤（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。（2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备逗号据此确定 PLC 的 I/O 点数。（3）选择 PLC 系统。（4）分配 PLC 饿 I/O 点逗号设计 I/O 连接图。（5）进行 PLC 程序设计逗号同时可进行控制太的设计和现场施工。2.1.4 编写梯形图的注意事项（1）输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用逗号无需复杂的程序结构来减少触点的

44、使用次数。（2）梯形图每一行都是从左母线开始逗号线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。除步进程序外逗号任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段逗号可以通过特殊内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。（3）在程序中逗号不允许同一编号的线圈两次输出。（4）不允许出现桥式电路。程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。为了减少程序的执行步数逗号程序应本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐为“左大右小逗号上大右小” 。2.1.5 程序设计的步骤（1）对于较复杂的控制系统逗

45、号需绘制系统控制流程土逗号用以清楚地表明动作的顺序和条件。（2）设计梯形图。这程序设计的关键一步逗号也是比较困难的一步。（3）根据梯形图编制程序清单。（4）用编程器将程序输入到 PLC 的用户存储器中逗号并检查输入的程序是否正确。（5）对程序进行调试和修改逗号直到满足要求为止。（6）待控制台及现场施工完成后逗号就可以进行联机调试。若未满足要求逗号再从新修改程序或检查接线逗号直到满足为止。（7）编写技术文件。（8）交付使用。控制系统设计步骤流程图如图 4 所示。3 自动售货机 PLC 程序设计3.1 仿真实验系统中售货机的分析由于售货机的全部功能时在上位机上模拟的 逗号所以售货机的部分硬件是由计

46、算机软件来本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐模拟图 4 PLC 控制系统设计步骤替代的。如钱币识别系统可以用按压某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给 PLC 发布命令逗号而传动系统也是由计算机来直接模拟的逗号这些并不会影响实际程序的操作逗号完全能模拟现实中自动售货机的运行。（1） 试验状态假设由于是在计算机上模拟运行逗号试验中有一些区别于实际情况的假设逗号本试验中假设： 自动售货机只售 8 种商品。 自动售货机可识别 10 元、5 元、1 元、5 角、1 角硬币。本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-772

47、3188 刘雨桐 自动售货机可退币 10 元、5 元、1 元、5 角、1 角硬币。 自动售货机有液晶显示功能。 实验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素。（2） 一次交易过程分析为了方便分析逗号我们以一次交易过程为例。 初始状态。由电子标签显示各商品价格逗号显示屏显示友好界面逗号此时不能购买任何商品。 投币状态。按下投币按钮逗号显示投币框逗号按下所投币值显示屏显示投入、消费、余额数值逗号当所投币值超过商品价格时逗号相应价格选择按钮发生变化逗号提示可以购买。 购买状态。按下可以购买的选择按钮逗号所选的商品出现在出货框中逗号同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品后出货框消失。 退币按

48、钮。按下退币按钮逗号显示退币框逗号同时显示出应退币值及数量。按下确认钮逗号则恢复初始状态。到此为止逗号自动售货机的一个完整工作过程结束。3.2 设计任务的确定在清楚自动售货机运行工作过程的基础上逗号制定出设计方案逗号确定任务的目标逗号以设计出合理的仿真系统。首先逗号应该做上位机与下位机的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作过程逗号而下位机则主要用来完成 PLC 程序的编写。其次逗号要分别对上位机和下位机进行资料的查找与收集。例如在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观逗号必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；在进行 PLC 程序的编写时需要先分配 PLC 的 I/

49、O 点逗号确定上、下位机的接口。然后逗号分别对上、下位机分别进行设计工作。最后逗号进行上位机设计结果与下位机设计结果的配合工作逗号经调试后完成整个系统的设计另外逗号上位机与下位机的设计工作是密切配合的。它们无论在通信中使用的变量逗号还是在仿真中控制的对象都应该是一致的。总体上讲逗号仿真界面是被控对象逗号利用 PLC 来控制这个仿真的自动售货机逗号仿真的自动售货机接受 PLC 的控制指令并完成相应的动作；另一方面逗号仿真界面中的仿真自动售货机的运行逗号都是由组态界面所提供的命令语言来完成的。这是整个仿真系统内部各大部件之间的内在关系。我主要是对自动售货机中的下位机逗号也就是主要是对 PLC 在其中的程序进行设计。仿真程序只做了解逗号虽然只做了解逗号但是也将在下面有所介绍。清楚了仿真实验的整体设计思路逗号下面就可以开始着手设计了。本文档由 维维大豆 整理提供买 包装机械 及 染料 请致电 0317-7723188 刘雨桐3.3 程序设计部分这部分内容是整个系统设计的主体部分。所要完成的任务是仿真系统的上位机与下位机的程序设计逗号即在上述功能分析的基础上逗号有针对性地进行设计。3.3.1 程序设计说明下位机程序的编制则是利用松下 PLC 专用编程软件 FPWIN-GR 完成的。