【正文】 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)。（3）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(jī)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。（4）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(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)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。（5）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(jìn)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(jìn)行，因而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工可同時進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)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)。（7）易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)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（1） 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(jìn)行開關(guān)控制。（2） 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。（3） 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、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。（4） 步進(jìn)控制功能 步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)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(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。（5） 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。（6） 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(jìn)行單軸或多軸運動控制。（7） 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。（8） 擴(kuò)展功能 擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即I/O擴(kuò)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。（9） 遠(yuǎn)程I/O功能 遠(yuǎn)程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。（10） 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(jī)的鏈接等，實現(xiàn)遠(yuǎn)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。（11） 監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)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(qiáng)制I/O狀態(tài)。 PLC的基本結(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(jī)，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(jī)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(kuò)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(jìn)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(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。 PLC各部分的作用 (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(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機(jī)的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(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的寄存器中。③ 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)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。④ 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。⑤ 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 圖2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖(2) 存儲器 PLC的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(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)。 二大部分是用戶存儲器，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(kuò)展接口若主機(jī)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(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，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)寄存器。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)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。③ 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。由于每一個掃描周期只進(jìn)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)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(qiáng)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(jìn)行，PLC在一個工作周期的大部分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，而多次掃描后，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。 松下電工可變成序控制器產(chǎn)品FP1C24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FP1C24比較適合自動售貨機(jī)。因為它是一種功能很強(qiáng)的小型機(jī)，在設(shè)計的過程中采用先進(jìn)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(jī)。但是其功能較完善，性能價格比高，較適合自動售貨機(jī)?，F(xiàn)在就對FP1C24的組成各部分和技術(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FP1C24可編程控制器的輸入和輸出點數(shù)（即I/O點）之和為24. FP1C24的組成各部分(1) RS232 該口能于PC機(jī)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。若在“RUN”工作方式下編輯程序，則按出錯對待。可編程控制器鳴響報警，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(jī)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19 200bps和9600bps兩檔，當(dāng)可編程控制器與外部設(shè)備進(jìn)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(jìn)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)寄存器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）。⑩ I/O點狀態(tài)指示燈和擴(kuò)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(kuò)展單元接口插座用于連接FP1擴(kuò)展單元及A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。 技術(shù)性能 FP1C24的主機(jī)I/O點數(shù)為16/8；最大I/O點數(shù)為104；；容量為2720步；基本指令數(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)寄存器為1660字；特殊數(shù)據(jù)寄存器為70字；索引寄存器為2字；主控指令為32點；跳轉(zhuǎn)標(biāo)記數(shù)為64點；步進(jìn)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。 2 PLC系統(tǒng)設(shè)計 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 控制系統(tǒng)設(shè)計原則 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)遵循以下基本原則：(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(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(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(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)展和工藝和改進(jìn)，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(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，因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(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(jī)、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(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?？刂葡到y(tǒng)程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、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。 控制系統(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)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC餓I/O點，設(shè)計I/O連接圖。（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制太的設(shè)計和現(xiàn)場施工。 編寫梯