(5) 1234 PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)

1、自動(dòng)售貨機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要: 本文介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過(guò)程為例，把交易過(guò)程分為幾個(gè)程序塊，然后分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。具體說(shuō)明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過(guò)程。利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。可編程序控制器（Programmable Logic Controller ）簡(jiǎn)稱PLC, 是一種以微處理器為核心的用于工程自動(dòng)控制的工業(yè)控制機(jī)，其本質(zhì)是一臺(tái)工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。它的軟、硬件配置與計(jì)算機(jī)極為類似，只不過(guò)它比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于

2、控制要求的編程語(yǔ)言。硬件主要由中央處理單元CPU、存貯器、輸入/輸出單元以及編程器、電源和智能輸入/輸出單元等構(gòu)成.PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)備之一。自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)、電于一體的智能科技產(chǎn)物,進(jìn)入21世紀(jì)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。使未來(lái)的自動(dòng)售貨機(jī)不僅僅具有售貨功能，而是更加多元化,及人性化;如：手機(jī)支付、遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)管理、個(gè)性的LCD廣告顯示屏、更節(jié)能。自動(dòng)售貨機(jī)的普及在某種程度

3、上能反映一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展水平，是一個(gè)國(guó)家文明程度的象征。實(shí)踐和直覺(jué)告訴我們，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的橫空出世，必將為國(guó)內(nèi)的食品、香煙、飲料等諸多行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)，中國(guó)的現(xiàn)代文明又將以自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用和普及開(kāi)啟一個(gè)新的里程碑！隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的普及和應(yīng)用已是必然趨勢(shì)。據(jù)來(lái)自國(guó)內(nèi)自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)行情分析報(bào)告表明：目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)走勢(shì)已逐漸明晰，自動(dòng)售貨機(jī)逐步從沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和各大中城市向內(nèi)陸和次發(fā)達(dá)地區(qū)延伸，逐步從高級(jí)賓館、地鐵、機(jī)場(chǎng)等豪華高檔場(chǎng)所向高中檔社區(qū)普及，大有星火燎原之勢(shì)，可以說(shuō)是市場(chǎng)潛力無(wú)限。目錄摘要.11 自動(dòng)售貨機(jī)和PLC的介紹. 41.1 自動(dòng)售貨

4、機(jī)功能分析.41.1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能.41.2 PLC的選型原則.41.3 PLC的概論.61.3.1 PLC的產(chǎn)生.61.3.2 PLC的定義.61.3.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì).71.3.4 PLC的特點(diǎn) .81.3.5 PLC的基本功能.91.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)和原理.101.4.1 PLC各部分的作用.111.5 松下電工可變成序控制器產(chǎn)品-FP1-C24介紹131.5.1 FP1-C24的組成各部分.131.5.2 技術(shù)性能.132 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì). .142.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則152.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 152.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容. 152

5、.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 162.1.4 編寫(xiě)梯形圖的注意事項(xiàng)162.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟163自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì).173.1 仿真實(shí)驗(yàn)中售貨機(jī)的分析173.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定183.3 程序設(shè)計(jì)部分.193.3.1 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明.193.3.2 PLC程序設(shè)計(jì).193.4 仿真界面與PLC283.5 數(shù)據(jù)連接323.5.1 定義I/O設(shè)備.323.5.2 設(shè)計(jì) 343.5.3 運(yùn)行 374 結(jié)束語(yǔ).38參考文獻(xiàn) .38致謝.39 第一章 自動(dòng)售貨機(jī)和PLC的介紹自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來(lái)。它的出現(xiàn)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型

6、社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求新的流通渠道，相對(duì)于超市、百貨購(gòu)物中心等流通渠道而言，場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。自動(dòng)售貨機(jī)的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國(guó)家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受。采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅編程方便，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。1.1自動(dòng)售貨機(jī)功能分析1.自動(dòng)售貨機(jī)有3個(gè)投幣孔，分別為1元、5元和10元。2售貨共有3種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡。3如投幣總額超過(guò)銷售價(jià)格，將可由退幣鈕找回余額。4投幣總額或當(dāng)前值顯示在7段數(shù)碼管上

7、。5投幣值等于或大于12元時(shí)，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水。6投幣值等于或大于15元時(shí)，汽水和花茶指示燈亮，表示只可選擇汽水和花茶。7投幣值等于或大于20元時(shí)，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇。8按下要飲用的飲料按鈕，則相對(duì)應(yīng)的指示燈開(kāi)始閃爍，3s后自動(dòng)停止，表示飲料已經(jīng)掉出。9動(dòng)作停止后按退幣鈕，可以退回余額，退回金額如果大于10元，則先退10元再退1元，如果小于10元?jiǎng)t直接退1元的。1.1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； 3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)

8、與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求。1.2 PLC的選型原則當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來(lái)完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它

9、們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。在選型方法上，應(yīng)該考慮以下因素： （1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行

10、的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。1.3 PLC的概論P(yáng)LC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性好等特點(diǎn)，1.3.1 PLC的產(chǎn)生20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器，定時(shí)器，接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，

11、控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是機(jī)電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與現(xiàn)實(shí)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤(pán)就要更換，所以通用性和靈活性較差。 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車(chē)型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開(kāi)展系統(tǒng)重新配置，1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車(chē)流水線控

12、制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是：1， 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序2， 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)3， 可靠性高于繼電器控制盤(pán)4， 體積小于繼電器控制盤(pán)5， 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)6， 成本可與繼電器控制盤(pán)競(jìng)爭(zhēng)7， 輸入可以是交流150V以上8， 輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等9， 擴(kuò)展時(shí)源系統(tǒng)改變最小 10，用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)展到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車(chē)裝配過(guò)程的需要）1.3.2 PLC的定義美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對(duì)可編程序控制器作出以下定義：可編程序控制器是一類專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部

13、進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入活輸出，控制各種類型的機(jī)械或產(chǎn)生過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌湎嚓P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展的原則而設(shè)計(jì)。定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力。并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。1.3.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集

14、成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展（2）向大容量、高速度方向發(fā)展（3）智能型I/O模塊的發(fā)展（4）基于PC的編程軟件取代編程器（5）PLC編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化（6）PLC通信的易用化（7）組態(tài)軟件與PLC的軟件化（8）PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合（9）開(kāi)發(fā)新型特殊功能模塊(10) CPU的處理速度進(jìn)一步加快1.3.4 PLC的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)（3）編程方便，易于使用（4）功能完善（6）體積小，維護(hù)操作方便（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化1.3.5 PLC的基本功能1

15、， 條件控制功能2， 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能3， 數(shù)據(jù)處理功能4， A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能5， 運(yùn)動(dòng)控制功能6， 過(guò)程控制功能7， 擴(kuò)展功能1.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)和原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見(jiàn)圖1-4）讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信要求自診斷檢查改寫(xiě)輸出RUN狀態(tài)讀取輸入處理通信要求自診斷檢查改寫(xiě)輸出STOP狀態(tài)圖1-4-10各階段處理任務(wù)1.4.1 PLC各部分的作用 （1）中央處理器 CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的

16、。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊的工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行性指令。它的重要功能如下：圖1-4-11PLC硬件結(jié)構(gòu)圖（2）存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分：一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。而大部分使用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 （3）輸入輸出接口電路PLC通過(guò)輸入輸出（I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過(guò)PLC的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。 （4）電源PLC的電源是指將外部

17、輸入的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 （5）輸入輸出I/O擴(kuò)展接口若主機(jī)單元的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過(guò)此接口用扁平電纜線將I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。 （6）PLC的基本工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序,COU從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，知道遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描周期全過(guò)程如圖1-4-2所示。（一） 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫(xiě)入輸入狀態(tài)寄存

18、器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。（二）程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。（三） 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。圖1-4-12 PLC的掃描全過(guò)程1.5 松下電工可變成序控制器產(chǎn)品-FP1-C24介紹1.5.1 FP1-C24的組成各部分1.5.2 技術(shù)性能2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則2.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則任何一種電氣控制

19、系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備活生產(chǎn)過(guò)程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： （1）最大限度的滿足被控制對(duì)象的控制對(duì)象。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 （2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 （3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 （4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。2.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。，因

20、此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：（1） 用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書(shū)籍中已有介紹。（2） PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)語(yǔ)保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3） 分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4） 涉及控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表（及程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(tǒng)程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工

21、作的軟件，是包子系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序設(shè)計(jì)必須是經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，知道滿足要求為止。（5） 必要時(shí)還需要設(shè)計(jì)控制臺(tái)。（6） 編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。2.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備、據(jù)此確定OLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC和I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制態(tài)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。2.1.4 編寫(xiě)梯形圖的注意事項(xiàng) （1）輸入輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無(wú)需復(fù)雜的程序結(jié)果來(lái)減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。

22、 （2）梯形圖每一行都是從左母線開(kāi)始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除不經(jīng)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過(guò)特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個(gè)沒(méi)有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來(lái)連接。 （3）在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。 （4）不允許出現(xiàn)橋式電路。 程序的編寫(xiě)順序應(yīng)是自上而下。從左至右的方式。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。 圖1-4-13 PLC外部接線圖梯形圖梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語(yǔ)言。梯形圖語(yǔ)言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。它

23、與電器控制線路圖相似，如圖3-3示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語(yǔ)言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語(yǔ)言，是PLC的第一編程語(yǔ)言。圖1-1-14傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和PLC梯形圖 a傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC梯形圖 在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫(xiě)。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如果沒(méi)有能流，則線圈未被激勵(lì)，“能流

24、”在任何時(shí)刻都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流。2.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟第三章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)3.1 仿真實(shí)驗(yàn)中售貨機(jī)的分析由于售貨機(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬代替的。如錢(qián)幣識(shí)別系統(tǒng)，可以用按某個(gè)“仿真對(duì)象”輸出一個(gè)脈沖直接給PLC發(fā)布命令，而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬實(shí)際自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。(1)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)假設(shè)a、由于是在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行的，實(shí)驗(yàn)中有些區(qū)別于實(shí)際情況的假設(shè)：b、自動(dòng)售貨機(jī)只售出三種商品；c、自動(dòng)售貨機(jī)可以識(shí)別10元、5元、1元；d、自動(dòng)售貨機(jī)可以退幣10元、5元、1元；e、自動(dòng)售貨機(jī)有液晶

25、顯示功能；f、試驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素；(2)一次交易過(guò)程分析為了方便分析，以一次交易過(guò)程為例a、初始狀態(tài)：有電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示界面，此時(shí)不能購(gòu)買(mǎi)任何商品；b、投幣狀態(tài)：按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值，顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過(guò)某商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)商品選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買(mǎi)。c、購(gòu)買(mǎi)狀態(tài)：按下可以購(gòu)買(mǎi)的選擇按鈕，所選的 出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品則出貨框消失。d、退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕顯示退幣框，同時(shí)顯示相應(yīng)的退幣值和數(shù)量，按下確認(rèn)按鈕則恢復(fù)初始狀態(tài)。到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作結(jié)

26、束。這也是本仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括： 1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； 3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求。3.3 程序設(shè)計(jì)部分仿真程序的編寫(xiě)利用利用組態(tài)軟件FORCECONTROL2.6，下位機(jī)程

27、序的編制則利用PLC專用編程軟件歐姆龍完成的。PLC程序已經(jīng)介紹，現(xiàn)在我們看一下仿真界面設(shè)計(jì)。(1)銷售機(jī)背景的設(shè)計(jì)售貨機(jī)背景是一個(gè)不動(dòng)的畫(huà)面，可以利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能畫(huà)出售貨機(jī)的整體。先分幾部分進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，如圖6-1所示。(2)顯示屏部分的設(shè)計(jì)顯示屏部分的設(shè)計(jì)利用了組態(tài)軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)顯示畫(huà)面，一個(gè)是未交易時(shí)初始狀態(tài)的歡迎界面如圖6-2，在交易過(guò)程中的幣值顯示畫(huà)面如圖6-3所示 ，其中圖6-1中的歡迎字符是可以閃爍變化的，aaaa字符可以顯示系統(tǒng)時(shí)間，圖3-2中的8888用來(lái)顯示幣值，它們均是可以定義的變量。圖1-3-13售貨機(jī)背景 圖1-3-14 歡迎界面 圖1-3-15 幣

28、值界面（3）標(biāo)簽設(shè)計(jì)電子標(biāo)簽用來(lái)顯示程序中傳上來(lái)的價(jià)格，所以其中要有可以定義的字符，所以標(biāo)簽設(shè)計(jì)為，其中“J.03顯示03商品價(jià)格的變量。（4）按鈕設(shè)計(jì)“選擇”按鈕的設(shè)計(jì)要反映出可以購(gòu)買(mǎi)和不可以購(gòu)買(mǎi)的差異，所以其中也要有可以變化的字符，設(shè)計(jì)如右圖，其中字符“選擇”在滿足條件下可以閃爍變色，退幣按鈕設(shè)計(jì)成樣式，按鈕均可以動(dòng)作。（5）投退幣提示框設(shè)計(jì)投退幣提示框要有可已投入的硬幣，確認(rèn)按鈕以及框架，其中硬幣、確認(rèn)按鈕和字符“a”均是可以定義的變量 圖1-3-16投幣提示框 圖1-3-17 退幣提示框（6）出貨框的設(shè)計(jì)出貨框中要有01-03商品的示意圖以及框架，其中商品在滿足條件后可以出現(xiàn)，鼠標(biāo)點(diǎn)擊

29、后可以消失，因此也是可定義的變量效果如圖6-6所示圖1-3-18出貨框3.3.1 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)證明： 該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)較全面地演示自動(dòng)售貨機(jī)的使用功能； 通過(guò)修改PLC控制程序， 可在自動(dòng)售貨機(jī)上實(shí)現(xiàn)多種控制方式、銷售方式、銷售種類。自動(dòng)售貨機(jī)可以根據(jù)投入的錢(qián)幣自動(dòng)付貨。它根據(jù)投入錢(qián)幣的多少，提示你可以買(mǎi)什么東西，再按一下相應(yīng)的按鈕，購(gòu)買(mǎi)的飲料就可以從出口處提出，出口處提示用戶將物品拿走，不買(mǎi)東西了就按下退幣按鈕，將多余的錢(qián)幣取回，經(jīng)過(guò)6秒后錢(qián)幣沒(méi)有取回則自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警，避免顧客有不必要的損失。在交易的過(guò)程中，幣值界面會(huì)顯示投入錢(qián)幣的金額、消費(fèi)錢(qián)幣的金額、余額。3.3.2 PLC程序設(shè)計(jì)3.4

30、 仿真界面與PLC3.5 數(shù)據(jù)連接3.5.1 定義I/O設(shè)備輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。I/O點(diǎn)分配表如3.5.2 設(shè)計(jì)3.5.3 運(yùn)行 圖1-3-19 運(yùn)行結(jié)果圖第四章 結(jié)束語(yǔ)現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015%的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我體會(huì)到了很多，也讓我懂得了不少知識(shí)，讓我知道在學(xué)習(xí)方面還是有欠缺的，這次課程設(shè)計(jì)包括許多方面的知識(shí)，主要是可編程控制器（PLC