【正文】 C硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的基本工作原理 PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則 從則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(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。 PLC 的掃描全過程如圖 3 所示。 8 圖 3 PLC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(gè)掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個(gè)掃描周期 PLC 只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，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，若輸 入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的 I/O 刷新期間輸出才會(huì)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(huì)造成不利影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行， PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)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(shí)的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往往要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會(huì)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(shí)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(shí)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。 第二章 自動(dòng)售貨機(jī) PLC程序設(shè)計(jì) 簡單模擬 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。 ① 初始狀態(tài)。由電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購買任何商品。 ② 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)所投幣值超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。 ③ 購買 狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(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。取走商品后出貨框消失。 ④ 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時(shí)顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)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)完整工作過程結(jié)束。 Plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的的一般步驟如圖 4 所示 9 圖 4 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 程序設(shè)計(jì)部分 這部分內(nèi)容是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體部分。所要完成的任務(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)的程序設(shè)計(jì)， 即在上述功能分析的基礎(chǔ)上，有針對性地進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 PLC 程序設(shè)計(jì) 可以把一次交易過程分為幾個(gè)程序塊：運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞；投幣過程；價(jià)格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。 （ 1） 運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計(jì) 仿真系統(tǒng)運(yùn)行初期，要由 PLC 向仿真畫面相應(yīng)對象傳遞已經(jīng)存儲(chǔ)好的價(jià)格，還要給投入顯示、消費(fèi)顯示及余額顯示存儲(chǔ)器清零，同時(shí)也要給存儲(chǔ)退幣幣值 10 的存儲(chǔ)器清零。程序編制過程中，要用到運(yùn)行初期閉合繼電器 R901 16 位數(shù)據(jù)傳送指令 FO,同時(shí)在上位機(jī) ForceControl 中，必須定義相應(yīng) 的變量，來實(shí)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(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)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(shí)，通過運(yùn)行初期閉合繼電器 R9013 在第一次 11 掃描時(shí)將數(shù)值傳遞給上位機(jī)。給 WR1WR11 及 SV0SV4 賦初值，賦值功能通過高級(jí)指令 FO 實(shí)現(xiàn)。至于為什么 要加入 WR1 WR1 WR1 WR19 及 WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用。 （ 2） 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(shí)，相當(dāng)于讓 R200 接通，之所以用一個(gè)微分指令，就是要只在接通時(shí)檢測一次，不能永遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)的。投入 5角、 1元、 5 元、 10元，原理同上。 圖 7 投幣過程梯形圖 （ 3）價(jià)格比較過程 價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)過程的始終，只要余額大于某種商品價(jià)格時(shí)，就需要輸出 12 一個(gè)信號(hào) 提示可以購買。這里只要選擇燈來代表此信號(hào)。所建立的變量表如表 3所示 。 表 3 價(jià)格比較過程變量表 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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較，用了一個(gè)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， F60 是 16位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品的價(jià)格， R900A 是大于價(jià)格， R900B 是等于標(biāo)志。當(dāng)余額大于等于某種商品價(jià)格時(shí)，程序使相應(yīng)的指示燈閃爍表示可以購買該種商品。 R9010 F60 CMP , WR3 , WR4 R900A Y0 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR5 R900A Y1 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR6 R900A Y2 R900B 13 R9010 F60 CMP , WR3 , WR7 R900A Y3 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR8 R900A Y4 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR9 R900A Y5 R900B . 圖 8 價(jià)格比較過程梯形圖 （ 4）選擇商品過程 當(dāng)投入的幣值可以購買某種商品時(shí)，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(shí)消費(fèi)顯示欄中顯示出已經(jīng)消費(fèi)掉的金額，余額也將扣除已消費(fèi)的幣值，接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較，判斷是否能繼續(xù)購買。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(diǎn)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。 14 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(shí)現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運(yùn)算。以第一步為例，按下選擇 01 商品鍵，相當(dāng)于給 R205 加一個(gè)信號(hào)（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(shí)，則系統(tǒng)顯示可以購買 01商品。由于取 01商品 R230 是常閉觸點(diǎn)，故 Y8 輸出，代表在出貨框中出現(xiàn) 01商品，購買成功。當(dāng)按下 取 01 商品按鈕時(shí)， R230 斷開，不能輸出 Y8，代表 01 商品被取走。內(nèi)部幣值的計(jì)算和是否取走商品無關(guān)，只要按下選擇按鈕，并且可以購買此商品就要從余額中扣除相應(yīng)的金額，顯示消費(fèi)的幣值。加法由 F20 指令實(shí)現(xiàn)，減法由 F25 實(shí)現(xiàn)。 15 R205 Y0 R230 Y8 DF Y8 R205 Y0 DF 1 1 F25 , WR 4 , WR 3 F20+ , WR 4 , WR 2 R206 Y1