自動售貨機的PLC系統(tǒng)設(shè)計

自動售貨機的PLC系統(tǒng)設(shè)計目錄·前言......................................................................2·1自動售貨機的介紹………….. 3·1.1自動售貨機功能分析………………………3·1.1.1自動售貨機的根本功能………………….3·1.2PLC的選型原那么……………4·1.3PLC的概論………………….5·1.3.1PLC的產(chǎn)生………………..5·1.3.2PLC的定義………………..5·1.3.3PLC的開展趨勢…………..6·1.3.4PLC的特點………………..7·1.3.5PLC的根本功能………….8·1.4PLC的根本結(jié)構(gòu)和原理…………………….9·1.4.1PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)…………..9·1.4.2PLC各局部的作用………………………..10·1.5.松下電工可變成序控制器產(chǎn)品-FP1-C24介紹……………12·FP1-C24的組成各局部………………….12·1.5.2技術(shù)性能………………….13·2PLC系統(tǒng)設(shè)計………………...14·2.1可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計的根本原那么………14·2.1.1控制系統(tǒng)設(shè)計原那么………………………14·2.1.2控制系統(tǒng)設(shè)計的根本內(nèi)容……………....14·2.1.3控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟………………15·2.1.4編寫梯形圖的考前須知………………….15·2.1.5程序設(shè)計的步驟………….15·3自動售貨機PLC程序設(shè)計…………………..16·3.1仿真實驗中售貨機的分析…………………16·3.2設(shè)計任務(wù)確實定……………17·3.3程序設(shè)計局部……………....18·3.3.1程序設(shè)計說明…………….18·3.3.2PLC程序設(shè)計……………..18·3.4仿真界面與PLC……………27·3.5數(shù)據(jù)連接……………………31·3.5.1定義I/O設(shè)備……………..31·3.5.2設(shè)計………………………33·4結(jié)束語………………………...37·參考文獻……………………….37·致謝……………..37前言從自動售貨機的開展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應(yīng)運而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供應(yīng)的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的缺乏，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購置好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。據(jù)說世界上最早的自動售貨機出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機。17世紀(jì)，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動售貨機。在自動售貨機歷史的長河中，日本開發(fā)出實用型的自動售貨機，那是在進入本世紀(jì)后的事。日本第一臺自動售貨機是1904年問世的“郵票明信片自動出售機〞，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機器。自動售貨機的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動售貨機〞大受歡送，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進入日本市場，1962年，出現(xiàn)了以自動售貨機為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進了自動售貨機產(chǎn)業(yè)的開展。現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過線路將自動售貨機內(nèi)的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費頂峰時，這種機型的自動售貨機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約10－15％的電力。進入21世紀(jì)時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向開展。

因經(jīng)濟復(fù)蘇緩慢，社會對擴大就業(yè)與工作場所提供茶點飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機不僅保障了愜意的工休時間，也是最廉價、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在24小時無休工作狀態(tài)中的辦公場所，使用獨具魅力的迷你型飲料沖飲機，解決了不間斷提供咖啡飲品效勞的問題，這種效勞加速了自動售貨機與咖啡飲品效勞的融合。1999年的全美自動售貨機協(xié)會和全美咖啡效勞協(xié)會的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。

從不同的種類來看，咖啡茶的自動售貨機約占全部售貨機的40%以上；另外，還有冰飲料自動售貨機、聽裝飲料自動售貨機、辦公咖啡自動售貨機和照片膠粘標(biāo)簽自動售貨機、票類自動售貨機、充電自動售貨機、成人用品自動售貨機、生活用品自動售貨機、煙、方便面自動售貨機等多種。主要的設(shè)置場所包括學(xué)校、樓房、公共機關(guān)、地鐵等，公共汽車站、公園、體育場、展示場、工廠等。運營自動售貨機產(chǎn)業(yè)的公司在全國大約有800余個，而銷售自動售貨機原料、商品流通、機械銷售的公司大約到達了1150個。1自動售貨機介紹1.1自動售貨機功能分析這局部闡述了自動售貨機的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機操作規(guī)程，并介紹了自動售貨機運行系統(tǒng)種所包括的人工操作步驟。自動售貨機的根本功能在進行上、下位機程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動售貨機本身所具備的功能及在進行某種操作后所具有的狀態(tài)。在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的根本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購置某種商品，并作出相應(yīng)的反響。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有8中商品，其中01號商品〔代表第一種商品〕價格為2.60元，02商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價格時，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購置，其他商品同比。當(dāng)按下選擇01商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價格同時啟動相應(yīng)的電機，提取01號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)進行等待外部命令，如繼續(xù)交易，那么同上，如果此時不再購置而按下退幣按鈕，售貨機那么要進行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的除法運算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。自動售貨機的工作流程圖如圖1所示。圖1自動售貨機工作流程圖1.2PLC的選型原那么當(dāng)某一個控制任務(wù)決定由PLC來完成后，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)。對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(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。控制系統(tǒng)輸出點的類型非常關(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，那么最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際電數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220V的負載負載使用。那么直流24V的負載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點浪費，增加本錢。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比方使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的PLC了。對第二個問題，那么有以下幾個方面要考慮：〔1〕功能方面所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計算速度、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。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇?！?〕價格方面不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。PLC主機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，那么相應(yīng)的配套模塊也就選定了。1.3PLC的概述PLC的產(chǎn)生20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器。定時器。接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，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)簡單。容易掌握。價格廉價，在一定范圍內(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.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點：設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難與實現(xiàn)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，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差.20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭劇烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個開展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求，1968年美國通用汽車公司公開向社會招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：編程方便，可現(xiàn)場修改程序維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)可靠性高于繼電器控制裝置體積小于繼電器控制盤數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機本錢可與繼電器控制盤競爭輸入可以是交流150V以上輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動接觸器，電磁閥等擴展時原系統(tǒng)改變最小用戶存儲器至少能擴張到4KB〔適應(yīng)當(dāng)時汽車裝配過程的需要〕十項指標(biāo)的核心要求是采用軟布線〔編程〕方式代替繼電控制的硬接線方式，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。PLC的定義美國國際電工委員會〔IEC〕在1987年對可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部進行存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴展其功能的原那么而設(shè)計。定義強調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。定義還強調(diào)了PLC是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)〞，他也是一種計算機，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的〞工業(yè)計算機。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令〞，因此編程方便。它能完成邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等操作，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“擴充〞。PLC的開展趨勢PLC總的開展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向開展。具體表現(xiàn)在以下幾個方面?！?〕向小型化、專用化、低本錢方向開展隨著微電子技術(shù)的開展，新型器件大幅度的提高功能和降低價格，使PLC結(jié)構(gòu)更為湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能局部地移植到小型PLC上?！?〕向大容量、高速度方向開展大型PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時進行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲容量大大增加。〔3〕智能型I/O模塊的開展智能型I/O模塊是以微處理器和存儲器為根底的功能部件，它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時間很少，有利于提高PLC的掃描速度?！?〕基于PC的編程軟件取代編程器隨著計算機的日益普及，越來越多的用戶使用基于個人計算機上的編程軟件。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個插槽上模塊的型號、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等?！?〕PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化與個人計算機相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，IEC制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作?！?〕PLC通信的易用化PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個人計算機和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散控制和集中控制?！?〕組態(tài)軟件與PLC的軟件化個人計算機〔PC〕的價格廉價，有很強的數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機交互的功能?！?〕PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合現(xiàn)場總線I/O與PLC可以組成功能強大的、廉價的DCS系統(tǒng)?！?〕開發(fā)新型特殊功能模塊I/O組件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大處理能力。(10)CPU的處理速度進一步加快目前，PLC的處理速度與計算機相比還比擬慢，其高的CPU也不過80486，將來會全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU進行處理、分時處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，局部系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度到達納秒級。PLC的特點〔1〕抗干擾能力強，可靠性好PLC在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個方面：1〕隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間防止了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾源對于PLC的影響，同時防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。2〕濾波：這是抗干擾的另一個主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對高頻干擾信號進行有效的抑制。3〕對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，以減少外界干擾，保護供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨立，以防止電源之間的干擾。4〕內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、watchdog〔“看門狗〞〕等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘〔WDT〕規(guī)定時間〔預(yù)示程序進入了死循環(huán)〕，立即報警，以保證CPU可靠運行。5〕利用系統(tǒng)軟件定期進行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測，并采用信息保護和恢復(fù)措施。6〕對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不喪失。7〕采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。8〕以集成電路為根本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點，以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式，也提高了抗干擾能力?！?〕控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)?！?〕編程方便，易于使用PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可在短時間內(nèi)學(xué)會?！?〕功能完善PLC的輸出/輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位存放器、中間存放器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比擬、跳轉(zhuǎn)、和強制I/O等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印、及報表生成等功能?！?〕設(shè)計、施工、調(diào)試、的周期短用繼電接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進行，因而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工可同時進行。〔6〕體積小，維護操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)?！?〕易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。〔8〕可實現(xiàn)三電一體化PLC將電控〔邏輯控制〕、電儀〔過程控制〕和電結(jié)〔運動控制〕這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。PLC的主要功能條件控制功能條件控制〔或稱邏輯控制或順序控制〕功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。定時/記數(shù)控制功能定時/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時器、記數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或記數(shù)控制，以取代時間繼電器和記數(shù)繼電器。數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比擬、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。步進控制功能步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。運動控制功能運動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。過程控制功能過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。擴展功能擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元〔即I/O擴展單元〕模塊來增加輸入輸出點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。遠程I/O功能遠程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各局部的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強制I/O狀態(tài)。1.4PLC的根本結(jié)構(gòu)及原理PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。由此可見，PLC的根本結(jié)構(gòu)有控制局部輸入和輸出組成。(1)中央處理器CPU是由控制器和運算器組成的。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進行算術(shù)運算和邏輯運算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個部件有條不紊地工作，它的根本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下：①診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。②采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的存放器中。③按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作。將存于存放器中的處理結(jié)果送至輸出端。應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。圖2PLC硬件結(jié)構(gòu)圖(2)存儲器PLC的存儲器分為兩大局部：一大局部是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。二大局部是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。(3)輸入輸出接口電路PLC通過輸入輸出〔I/O〕接口電路實現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。(4)電源PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、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擴展接口假設(shè)主機單元的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將I/O擴展單元與主機單元相連接。(6)PLC的根本工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，那么從那么從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。PLC的掃描全過程如圖3所示。①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)并寫入輸入狀態(tài)存放器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。②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，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助存放器和輸出狀態(tài)存放器。輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)存放器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。圖3PLC的掃描全過程顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)存放器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見，假設(shè)輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，那么本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，假設(shè)在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，那么本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的I/O刷新期間輸出才會發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大局部時間里實際上是外設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往往要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而屢次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。1.5松下電工可變成序控制器產(chǎn)品--FP1-C24介紹經(jīng)過從功能方面和價格方面兩個方面的考慮，發(fā)現(xiàn)松下電工可變成序控制器產(chǎn)品--FP1-C24比擬適合自動售貨機。因為它是一種功能很強的小型機，在設(shè)計的過程中采用先進的方法及組件使其通常只有在大型PLC中才具有的功能，且具有其他控制器所不具備的功能。雖然是小型機。但是其功能較完善，性能價格比高，較適合自動售貨機?，F(xiàn)在就對FP1-C24的組成各局部和技術(shù)性能做一個簡單介紹。在松下電工公司生產(chǎn)的FP系列產(chǎn)品中，F(xiàn)P1屬于小型PLC產(chǎn)品，其中C24是具有高級處理功能的型號。從型號可以看出FP1-C24可編程控制器的輸入和輸出點數(shù)〔即I/O點〕之和為24.1.5.1(1)RS232該口能于PC機通信編程，也可連接其他外圍設(shè)備。(2)運行監(jiān)視指示燈①當(dāng)運行程序時，“RUN〞指示燈亮；②當(dāng)控制單元中止執(zhí)行程序時，“PROG〞指示燈亮；③當(dāng)發(fā)生自診斷錯誤時，“ERR〞指示燈亮；④當(dāng)檢測到異常的情況時或出現(xiàn)“Watchdog〞定時故障時，“ALARM〞指示燈亮。(3)工作方式選擇開關(guān)工作方式選擇開關(guān)共有3個工作方式檔位，即“RUN〞，“REMOTE〞和“PROG〞。①“RUN〞工作方式當(dāng)開關(guān)扳到這個檔位時，控制單元運行程序。②“REMOTE〞工作方式在這個工作方式下，可以使用編程工具改變可編程控制器的工作方式為“RUN〞或“PROG〞工作方式。③“PROG〞工作方式在此方式下可以編輯程序。假設(shè)在“RUN〞工作方式下編輯程序，那么按出錯對待?？删幊炭刂破鼬Q響報警，提示編程者將方式選擇開關(guān)切換至“PROG〞工作方式。④輸出端子C24形的輸出端子有8點。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。⑤直流電源輸出端子在FP1系列主機內(nèi)部均配有一個供輸入端使用的24V直流電源。⑥輸入端子C24型的輸入端子有16點。輸入電壓范圍為直流12～24V。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。⑦編程工具連接插座〔RS422口〕可用此插座經(jīng)專用外設(shè)電纜連接編程工具。⑧波特率選擇開關(guān)有19200bps和9600bps兩檔，當(dāng)可編程控制器與外部設(shè)備進行通信時，應(yīng)根據(jù)不同的外設(shè)選定波特率。⑨電位器〔V0、V1〕這兩個電位器可用螺絲刀進行手動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)外部設(shè)定。當(dāng)調(diào)節(jié)該電位器時，PLC內(nèi)部對應(yīng)的特殊數(shù)據(jù)存放器DT9040和DT9041的內(nèi)容在0～255之間變化，相當(dāng)與輸入外部可調(diào)的模擬量。C24有兩個〔V0、V1〕。⑩I/O點狀態(tài)指示燈和擴展單元接口插座用來指示輸入/輸出的通斷狀態(tài)，當(dāng)某個輸入觸點閉合時，對應(yīng)于這個觸點編號的輸入指示發(fā)光二極管點亮〔下一排〕；當(dāng)某個輸出繼電器接通時，對應(yīng)這個輸出繼電器編號的輸出指示發(fā)光二極管點亮〔上一排〕。擴展單元接口插座用于連接FP1擴展單元及A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。1.5.2FP1-C24的主機I/O點數(shù)為16/8；最大I/O點數(shù)為104；運行速度為1.6μs/步；容量為2720步；根本指令數(shù)為80；高級指令數(shù)為111；內(nèi)部繼電器為1008點；特殊內(nèi)部繼電器為64點；定時器/計數(shù)器為144點；數(shù)據(jù)存放器為1660字；特殊數(shù)據(jù)存放器為70字；索引存放器為2字；主控指令為32點；跳轉(zhuǎn)標(biāo)記數(shù)為64點；步進數(shù)為128級；子程序個數(shù)為16個；中斷個數(shù)為9個程序；輸入濾波時間為1－128ms。2PLC系統(tǒng)設(shè)計2.1可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計的根本原那么控制系統(tǒng)設(shè)計原那么任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象〔生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程〕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PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下根本原那么：(1)最大限度地滿足被控對象的控制對象。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資料，并于機械局部的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。(2)在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，使用及維修方便?！?〕保證控制系統(tǒng)的平安、可靠?！?〕考慮到生產(chǎn)的開展和工藝和改良，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的根本內(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，因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的根本內(nèi)容應(yīng)包括：〔1〕用戶輸入設(shè)備〔按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等〕、輸出設(shè)備〔繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件〕以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象〔電動機、電磁閥等〕。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。〔2〕PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機型選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。〔3〕分配I/O點，繪制I/O連接圖。〔4〕設(shè)計控制程序。包括設(shè)計梯形圖、語句表〔即程序清單〕和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(tǒng)程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作平安、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序餓設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。〔5〕必要時還需設(shè)計控制臺〔6〕編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的一般步驟〔1〕根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。〔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PLC的I/O點數(shù)?！?〕選擇PLC系統(tǒng)。〔4〕分配PLC餓I/O點，設(shè)計I/O連接圖?！?〕進行PLC程序設(shè)計，同時可進行控制太的設(shè)計和現(xiàn)場施工。編寫梯形圖的考前須知〔1〕輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、記數(shù)器等器件的觸點可以屢次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點的使用次數(shù)?！?〕梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點不能放在線圈的右邊。除步進程序外，任何線圈、定時器、計數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點來連接?！?〕在程序中，不允許同一編號的線圈兩次輸出?！?〕不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。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〞。程序設(shè)計的步驟〔1〕對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地說明動作的順序和條件?！?〕設(shè)計梯形圖。這程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比擬困難的一步。〔3〕根據(jù)梯形圖編制程序清單?！?〕用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確?！?〕對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止?！?〕待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。假設(shè)未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止?！?〕編寫技術(shù)文件?！?〕交付使用?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計步驟流程圖如圖4所示。3自動售貨機PLC程序設(shè)計3.1仿真實驗系統(tǒng)中售貨機的分析由于售貨機的全部功能時在上位機上模擬的，所以售貨機的局部硬件是由計算機軟件來模擬圖4PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟替代的。如錢幣識別系統(tǒng)可以用按壓某個“仿真對象〞輸出一個脈沖直接給PLC發(fā)布命令，而傳動系統(tǒng)也是由計算機來直接模擬的，這些并不會影響實際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實中自動售貨機的運行。試驗狀態(tài)假設(shè)由于是在計算機上模擬運行，試驗中有一些區(qū)別于實際情況的假設(shè)，本試驗中假設(shè)：自動售貨機只售8種商品。自動售貨機可識別10元、5元、1元、5角、1角硬幣。自動售貨機可退幣10元、5元、1元、5角、1角硬幣。自動售貨機有液晶顯示功能。實驗中售貨機忽略了各種故障以及缺貨等因素。一次交易過程分析為了方便分析，我們以一次交易過程為例。初始狀態(tài)。由電子標(biāo)簽顯示各商品價格，顯示屏顯示友好界面，此時不能購置任何商品。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、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過商品價格時，相應(yīng)價格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購置。購置狀態(tài)。按下可以購置的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，那么恢復(fù)初始狀態(tài)。到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結(jié)束。3.2設(shè)計任務(wù)確實定在清楚自動售貨機運行工作過程的根底上，制定出設(shè)計方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計出合理的仿真系統(tǒng)。首先，應(yīng)該做上位機與下位機的任務(wù)分工：上位機主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機那么主要用來完成PLC程序的編寫。其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。例如在進行仿真界面的設(shè)計時可以去觀看一下真正售貨機的外觀，必要時可以借助一些宣傳圖片來設(shè)計自動售貨機的外型；在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口。然后，分別對上、下位機分別進行設(shè)計工作。最后，進行上位機設(shè)計結(jié)果與下位機設(shè)計結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個系統(tǒng)的設(shè)計另外，上位機與下位機的設(shè)計工作是密切配合的。它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對象都應(yīng)該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對象，利用PLC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。我主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對PLC在其中的程序進行設(shè)計。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。清楚了仿真實驗的整體設(shè)計思路，下面就可以開始著手設(shè)計了。3.3程序設(shè)計局部這局部內(nèi)容是整個系統(tǒng)設(shè)計的主體局部。所要完成的任務(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機與下位機的程序設(shè)計，即在上述功能分析的根底上，有針對性地進行設(shè)計。程序設(shè)計說明下位機程序的編制那么是利用松下PLC專用編程軟件FPWIN-GR完成的。在設(shè)計的過程中，就像上面所表達的那樣，并非孤立地分別進行上位機和下位機的設(shè)計工作，而是互相配合的。因此在以下的詳細設(shè)計過程中，并沒有將上位機的設(shè)計與下位機的設(shè)計整體分開來寫，而是相互交替，同時盡量清晰地表達，在相應(yīng)的設(shè)計局部中注明是上位機的設(shè)計還是下位機的設(shè)計。3.3.2PLC程序設(shè)計可以把一次交易過程分為幾個程序塊：運行初期電子標(biāo)簽價格的內(nèi)部傳遞；投幣過程；價格比擬過程；選擇商品過程；退幣過程。運行初期電子標(biāo)簽價格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計仿真系統(tǒng)運行初期，要由PLC向仿真畫面相應(yīng)對象傳遞已經(jīng)存儲好的價格，還要給投入顯示、消費顯示及余額顯示存儲器清零，同時也要給存儲退幣幣值的存儲器清零。程序編制過程中，要用到運行初期閉合繼電器R9013、16位數(shù)據(jù)傳送指令FO,同時在上位機ForceControl中，必須定義相應(yīng)的變量，來實現(xiàn)與PLC程序的對接。所定義的變量如表1所示。表1初始狀態(tài)變量表根據(jù)表1編制PLC程序如圖5所示。圖5運行初期電子標(biāo)簽價格的內(nèi)部傳遞程序在梯形圖程序圖5中，系統(tǒng)初始化時，通過運行初期閉合繼電器R9013在第一次掃描時將數(shù)值傳遞給上位機。給WR1-WR11及SV0-SV4賦初值，賦值功能通過高級指令FO實現(xiàn)。至于為什么要參加WR13、WR15、WR17、WR19及WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用?！?〕.投幣過程在投幣的過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同樣幣制。先建立變量表，在編寫程序。變量表如表2所示。對應(yīng)的梯形圖程序如圖7所示。表2投幣過程變量表在圖中，當(dāng)按下投入1角時，相當(dāng)于讓R200接通，之所以用一個微分指令，就是要只在接通時檢測一次，不能永遠加下去。投入1角要投入顯示、余額顯示都相應(yīng)增加相同數(shù)值，加法是由16位加法指令E20來實現(xiàn)的。投入5角、1元、5元、10元，原理同上?！?〕價格比擬過程價格的比擬要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸出一個信號，圖7投幣過程梯形圖提示可以購置。這里只要選擇燈來代表此信號。所建立的變量表如表3所示。表3價格比擬過程變量表根據(jù)變量表和控制要求編寫的程序如圖8所示。在梯形圖8中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比擬，用了一個特殊內(nèi)部繼電器R9010,在程序執(zhí)行過程中，R9010始終保持閉合，F(xiàn)60是16位數(shù)據(jù)比擬指令，用它來比擬余額和商品的價格，R900A是大于價格，R900B是等于標(biāo)志。當(dāng)余額大于等于某種商品價格時，程序使相應(yīng)的指示燈閃爍表示可以購置該種商品。R9010F60CMP,WR3,WR4R900AY0R900BR9010F60CMP,WR3,WR5R900AY1R900BR9010F60CMP,WR3,WR6R900AY2R900BR9010F60CMP,WR3,WR7R900AY3R900BR9010F60CMP,WR3,WR8R900AY4R900BR9010F60CMP,WR3,WR9R900AY5R900B......圖8價格比擬過程梯形圖〔4〕選擇商品過程當(dāng)投入的幣值可以購置某種商品時，按下相應(yīng)的“選擇〞按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時消費顯示欄中顯示出已經(jīng)消費掉的金額，余額也將扣除已消費的幣值，接著余額繼續(xù)與價格相比擬，判斷是否能繼續(xù)購置。出現(xiàn)在出貨口的商品在沒有取走前，一直保持顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點擊該商品代表已經(jīng)取走，出貨口中的商品隱藏。建立的變量表如表4所示。對應(yīng)的梯形圖程序如圖9所示。表4選擇商品過程變量表在梯形圖9中，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運算。以第一步為例，按下選擇01商品鍵，相當(dāng)于給R205加一個信號〔只接受一次脈沖，所以用DF微分指令〕，當(dāng)YO接通(01商品燈亮)時，那么系統(tǒng)顯示可以購置01商品。由于取01商品R230是常閉觸點，故Y8輸出，代表在出貨框中出現(xiàn)01商品，購置成功。當(dāng)按下取01商品按鈕時，R230斷開，不能輸出Y8，代表01商品被取走。內(nèi)部幣值的計算和是否取走商品無關(guān)，只要按下選擇按鈕，并且可以購置此商品就要從余額中扣除相應(yīng)的金額，顯示消費的幣值。加法由F20指令實現(xiàn)，減法由F25實現(xiàn)。R205Y0R230Y8DFY8R205Y0DF11F25-,WR4,WR3F20+,WR4,WR2R206Y1R231Y9DFY9R206Y1DF11F25-,WR5,WR3F20+,WR5,WR2R207Y2R232YADFYAR207Y2DF11F25-,WR6,WR3F20+,WR6,WR2R208Y3R233YBDFYBR208Y3DF11F25-,WR7,WR3F20+,WR7,WR2R209Y4R234YCDFYCR209Y4DF11F25-,WR8,WR3F20+,WR8,WR2R20AY5R235YDDFYDR20AY5DF11F25-,WR9,WR3F20+,WR9,WR2R20BY6R236YEDFYER20BY6DF11F25-,WR10,WR3F20+,WR10,WR2R20CY7R237YFDFYFR20CY7DF11F25-,WR11,WR3F20+,WR11,WR2圖9選擇商品梯形圖(5)退幣過程在退幣過程中，最主要的是完成退幣的運算過程，根據(jù)結(jié)果輸出相應(yīng)的錢幣，退幣結(jié)束時還要使用到的某些存放器重新賦零。所建立的變量如表5所示。對應(yīng)的梯形圖程序如圖10所示。表5退幣過程變量表整個退幣過程在按下按鈕〔即R20F接通時〕時執(zhí)行，同樣也用到一個微分指令，在接收到信號時產(chǎn)生一次開關(guān)脈沖，進而執(zhí)行一次其下面的指令。F32是除法指令，第一次將余額的幣值除以1000，商存儲于SV0中，作為退幣10元的輸出值。余數(shù)那么存儲于特殊數(shù)據(jù)存放器DT9015中，下次將不能被1000〔10元〕整除的余數(shù)除以100〔5元〕，商且存儲于SV1中，余數(shù)繼續(xù)下傳，直至被1角除過，由于所投幣值最小是1角，并且商品價格也確定在整角，所以最終能被1角整除。在程序的初始化時曾給WR13、WR15、WR17、WR19和WR20賦零，WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中間量，為的只是程序在使用過程中能穩(wěn)定執(zhí)行，防止出現(xiàn)退幣錯誤。為什么要除以1000呢？這主要是考慮到PLC的主要特點是執(zhí)行過程穩(wěn)定可靠，但執(zhí)行速度較慢。在計算時盡量將數(shù)值作為整數(shù)計算，因為是在計算機上模擬，可以把一局部功能交由計算機來實現(xiàn)，這里把1角當(dāng)作10、5角當(dāng)作50、1元當(dāng)作100、5元當(dāng)作500、10元當(dāng)作1000，可以防止把這些數(shù)據(jù)當(dāng)作有小數(shù)點的實數(shù)計算，這同前面的加1角等于10〔K10〕是相同的道理。至于交由計算機的任務(wù)將在以后表達。退幣過程結(jié)束后，PLC要將存放器中的數(shù)值置回原定的初值0，完成一次交易，防止下一次交易時出錯。梯形圖3-6用來完成對數(shù)據(jù)的初始化。程序中分別將投入顯示、消費顯示、余額顯示、10元存儲、5元存儲、1元存儲、5角存儲和1角存儲清零，還將中間量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。完成了以上5個過程，自動售貨機的PLC控制程序根本完成，程序可以控制售貨機實現(xiàn)各種要求的功能。圖10退幣過程梯形圖3.4仿真界面與PLC的配合定義在這一段中，將仔細分析仿真界面各局部是如何與PLC連接的。分析過程是按照一次交易的實際情況來進行的，即由初始狀態(tài)、投幣狀態(tài)、購置狀態(tài)、退幣狀態(tài)到交易結(jié)束?！?〕初始狀態(tài)通過分析得知，當(dāng)電子標(biāo)簽顯示各商品的價格、顯示屏顯示友好界面時，不能購置任何商品。因此先讓變量poiwindows=0(系統(tǒng)默認(rèn))。電子標(biāo)簽中的字符‘J.01’(以01商品為例)對應(yīng)的變量JG01.PV與PLC程序中的地址WR4相匹配，WR4中存儲的數(shù)據(jù)為250，即讓字符顯示2.50元?！?〕投幣狀態(tài)當(dāng)投幣時，按下“投幣〞提示字，出現(xiàn)投幣框。如何定義“投幣〞呢？雙擊漢字“投幣〞，來到“動畫連接〞畫面，選擇“觸敏動作〞，在“動作描述〞框中做如下定義：按下鼠標(biāo)時，poiwinJB=1,poiwinJB這個變量是控制投幣框的，當(dāng)poiwinJB=1時，出現(xiàn)錢幣和提示框；poiwinJB=0R0F0MV,K0,WR1F0MV,K0,WR2F0MV,K0,WR3F0MV,K0,WR13F0MV,K0,WR15F0MV,K0,WR17F0MV,K0,WR19F0MV,K0,WR20F0MV,K0,SV0F0MV,K0,SV1F0MV,K0,SV2F0MV,K0,SV3F0MV,K0,SV4圖11數(shù)據(jù)初始化梯形圖時，錢幣和提示框隱藏。下面分別定義提示框和錢幣以及“確認(rèn)〞按鈕，雙擊提示框，來到“動畫連接〞畫面，定義poiwinJB=1時顯示，各硬幣也用同樣的方法定義，“確認(rèn)〞按鈕也同樣定義，這樣就使在按下漢字“投幣〞時，變量poiwinJB=1，從而出現(xiàn)投幣框，以及硬幣等。我們只是定義了投幣框的顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點擊代替了實際過程中的餓錢幣投入動作，最重要的任務(wù)是投幣運算，下面介紹錢幣的定義方法。以10元為例：雙擊10元硬幣，開到“動畫連接〞畫面，選擇“觸敏動作〞中的“左鍵動作〞，在動作描述中如下定義：按下鼠標(biāo)時，poiwinJB=1；TR$100.PV=1;釋放鼠標(biāo)時，TR$100.PV=0。其中poiwinJB=1，是讓顯示屏不再顯示友好界面，來到交易界面；TR$100.PV=1時給PLC發(fā)出一個接通信號，由于TR$100.PV對應(yīng)的PLC地址是R204，使得204繼電器導(dǎo)通，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的加10元程序。同樣定義其他錢幣，注意其對應(yīng)的PLC軟繼電器。最后還要定義“確認(rèn)〞按鈕。要實現(xiàn)的功能是按下“確認(rèn)〞按鈕時，所有的錢幣以及提示框均消失。當(dāng)投幣以后，顯示屏要及時反映出投幣情況，同時“選擇〞指示也要相應(yīng)變化。下面來定義顯示屏和“選擇〞按鈕。顯示屏要顯示3種數(shù)據(jù)，分別為：投入顯示、消費顯示、余額顯示。三種顯示均用力控軟件自帶的附件—數(shù)碼管來顯示?，F(xiàn)在工具箱中點擊“選擇子圖框〞，在子圖框中找到儀表中的數(shù)碼管，放在顯示屏中，作為投入顯示，再復(fù)制兩個，分別作為消費顯示、余額顯示。雙擊數(shù)碼管來到數(shù)碼管屬性設(shè)置畫面，在表達式中作如下定義：poiTR001.PV/100,poiTR001.PV連接的是PLC程序中的WR1軟繼電器，是用來存儲投入顯示數(shù)據(jù)的，除以100同樣是為了PLC數(shù)據(jù)計算的方便。這樣就可用數(shù)碼管來顯示投入的幣值。同樣定義消費顯示，余額顯示?！斑x擇〞按鈕要根據(jù)余額的數(shù)值發(fā)生閃爍和變色。定義過程如下：雙擊“選擇〞按鈕，來到“動畫連接〞畫面，在“顏色相關(guān)動作〞中選擇“閃爍〞項，分別定義屬性和頻率，在變量選擇中選擇相應(yīng)的指示燈變量。以01商品的選擇指示燈為例，在變量選擇中選擇D01.PV=1，滿足條件時指示燈變色。這樣就定義好了投幣狀態(tài)的上位機仿真變量，配合PLC程序可以實現(xiàn)投幣功能?！?〕購置狀態(tài)定義了投幣狀態(tài)，就可以購置商品了。中選擇指示燈以后，按下它，在出貨口處出現(xiàn)我們要買的商品。這樣定義“選擇〞按鈕：雙擊“選擇〞按鈕，來到“動畫連接〞畫面，選擇“觸敏動作〞中的“左鍵動作〞，在動作描述中如下定義：按下鼠標(biāo)時XZ01.PV=1；釋放鼠標(biāo)時，XZ01.PV=0。XZ01.PV與PLC程序中的R205相對應(yīng)，按下可以購置商品的選擇鍵，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的PLC程序，同時消費顯示增加相應(yīng)的幣值，余額顯示減少相應(yīng)的幣值，此時還要在出貨口出現(xiàn)相應(yīng)的商品，這時用“顯示/隱藏〞功能來定義在出貨口中出現(xiàn)相應(yīng)的商品。以01商品為例，雙擊出貨口處的小商品，來到“動畫連接〞，選擇“顯示/隱藏〞項，定義CX01.PV=1時顯示。出貨口框架的隱藏/顯現(xiàn)是用程序來控制的。當(dāng)有一種商品出現(xiàn)在出貨口，就會顯示框架；當(dāng)全部商品均消失后框架隱藏。程序如圖12所示。圖中R210是控制出貨口框架是否出現(xiàn)的繼電器。(4)退幣狀態(tài)當(dāng)按下“退幣〞按鈕時，PLC要進行退幣運算。所以按下“退幣〞按鈕就要與PLC通信，執(zhí)行退幣計算。下面來定義退幣按鈕。雙擊“退幣〞按鈕，出現(xiàn)“動畫連接〞畫面，選擇“觸敏動作〞中的“左鍵動作〞，動作描述為：按下鼠標(biāo)，poiwinJB=0;poiwinTB=1；Tenter.PV=1。釋放鼠標(biāo)，Tenter.PV=0;內(nèi)部變量poiwinJB=1是讓投幣框消失，poiwinTB=1是讓退幣框出現(xiàn)，Tenter.PV與圖12出貨口框架的隱藏/顯現(xiàn)梯形圖PLC程序中的R20F對應(yīng)。退幣框中要有5種硬幣，還要有表示硬幣個數(shù)的數(shù)字。由于計算中采用的算法使得退幣時按照幣值大小順序退幣，例如退5元，只退一個5元，而不退5個一元。定義表示硬幣個數(shù)的變量只用一位數(shù)即可。在退幣時，要退出的硬幣及個數(shù)顯示，而不退的硬幣隱藏。定義錢幣時〔以10元為例〕，雙擊10元硬幣，出現(xiàn)動畫連接畫面，選擇“顯示/隱藏〞項，在“可見性定義〞對話框中作出的表達式為TB$100.PV==0.其他硬幣定義方法同上。定義錢幣個數(shù)：雙擊10元硬幣個數(shù)字符“a〞,出現(xiàn)“動畫連接〞畫面，選擇“數(shù)值輸出〞中的“模擬〞項，作出表達試為TB$100.PV。同時錢幣個數(shù)也要定義是否隱藏，定義方法和定義錢幣相同。定義“確認(rèn)〞鍵時，按下“確認(rèn)〞鍵，代表取走了所有硬幣，完成此次交易，因此退幣“確認(rèn)〞的定義很重要。雙擊“確認(rèn)〞鍵，出現(xiàn)“動畫連接〞畫面，選擇“觸敏動作〞中的“左鍵動作〞，在動作描述欄中定義如下：按下鼠標(biāo)poiwinTB=0;功能：退幣框消失TuiBiok.PV=1;功能：給PLC信號，閉合RO,完成數(shù)據(jù)的初始化Poiwindows=0;功能：顯示屏顯示友好界面為了防止在未取走商品時退幣，按下“確認(rèn)〞鍵又不能返回原始狀態(tài)。在描述過程中參加以下一段程序，強行拋掉已經(jīng)購置的商品。CX01.PV=0；CX02.PV=0；CX03.PV=0；CX04.PV=0；CX05.PV=0；CX06.PV=0；CX07.PV=0；CX08.PV=0；釋放鼠標(biāo)時，TuiBiok.PV=0。只是一個微分信號，不能將RO永遠置為1。還有一點要注意，“確認(rèn)〞鍵也要有隱藏的時候，定義方法同錢幣。定義退幣框架：按下“退幣〞按鈕后就會出現(xiàn)退幣框架?？梢赃@樣定義：雙擊退幣框架，來到“動畫連接〞畫面，選擇“顯示/隱藏〞項，在“可見性定義〞中定義poiwinTB=1時顯現(xiàn)即可。3.5數(shù)據(jù)連接定義I/O設(shè)備數(shù)據(jù)庫是從I/O驅(qū)動程序中獲取過程數(shù)據(jù)的，而數(shù)據(jù)庫同時可以與多個I/O驅(qū)動程序進行通信，一個I/O驅(qū)動程序也可以連接一個或多個設(shè)備。下面創(chuàng)立I/O設(shè)備?！?〕在Draw導(dǎo)航器中雙擊“實時數(shù)據(jù)庫〞項使其展開，在展開工程中選擇“PLC〞項雙擊使其展開后，選擇工程雙擊并定義?！?〕單擊“完成〞按鈕返回，在“松下電工〞工程下增加一項“PLC001”,如果要對I/O設(shè)備“PLC001”的配置進行修改，雙擊工程“PLC001”,會再次出現(xiàn)PLC001的“I/O設(shè)備定義〞對話框。假設(shè)要刪除I/O設(shè)備“PLC001”，用鼠標(biāo)右鍵單擊工程“PLC數(shù)據(jù)連接剛剛創(chuàng)立了一個名為“PLC001〞的I/O設(shè)備，而且它連接的正是假想的PLC設(shè)備?，F(xiàn)在的問題是如何將已經(jīng)創(chuàng)立的多個數(shù)據(jù)庫點與PLC聯(lián)系起來，以使這些點的PV參數(shù)值能與I/O設(shè)備PLC進行實時數(shù)據(jù)交換，這個過程就是建立數(shù)據(jù)連接的過程。由于數(shù)據(jù)庫可以與多個I/O設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，所以必須指定哪些點與哪些個I/O設(shè)備建立數(shù)據(jù)連接。為方便其見，我們將數(shù)據(jù)列整理成如表6、表7所示。表6數(shù)字I/ONAMEDESC%IOLINK[點名][說明][I/O連接]1CX0101商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000008-2-0-0-82CX0202商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000009-2-0-0-93CX0303商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000010-2-04CX0404商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000011-2-05CX0505商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000012-2-06CX0606商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000013-2-07CX0707商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000014-2-08CX0808商品出現(xiàn)PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;20000015-2-09D0101商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000000-2-0-0-010D0202商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000001-2-011D0303商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000002-2-012D0404商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000003-2-013D0505商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000004-2-014D0606商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000005-2-015D0707商品燈亮PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000006-2-016D0808商品燈PV=PLC001;序號,存放器,地址，偏移;2000007-2-017Q01取0