【正文】 ) 電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 圖2 PLC硬件結構圖(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)內部數(shù)據。② 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據，并送入PLC的寄存器中。 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。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、外部設備接口等。（9） 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。（5） A/D與D/A 轉換功能 A/D與D/A 轉換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉換。 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，進行開關控制。（6）體積小，維護操作方便PLC體積小，質量輕，便于安裝。在PLC內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寄存器、中間寄存器等。（2）控制系統(tǒng)結構簡單，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)。6）對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據進行電池備份，以保障停電后有關狀態(tài)或信息不丟失。3）對內部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，以減少外界干擾，保護供電質量。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。(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較慢，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、分時處理或分任務處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度達到納秒級。（6）PLC通信的易用化PLC的通信聯(lián)網功能使它能與個人計算機和其他智能控制設備交換數(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。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。（3）智能型I/O模塊的發(fā)展 智能型I/O模塊是以微處理器和存儲器為基礎的功能部件，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。（1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展隨著微電子技術的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價格，使PLC結構更為湊，相當與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程方便?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關外部設備，都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。接觸器及其觸點按一定的邏輯關系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產機械。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當然是必須考慮的因數(shù)。對第二個問題，則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。則直流24V的負載只能使用其他的輸出端了。對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關量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。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?，F(xiàn)投入1個1元硬幣，當投入的貨幣超過01商品的價格時，01商品的選擇按鈕處應有變化，提示可以購買，其他商品同比。 自動售貨機的基本功能在進行上、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)。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簽自動售貨機、票類自動售貨機、手機充電自動售貨機、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。日本是自動售貨機的天堂。 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。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。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域的革命。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，那是在進入本世紀后的事?！　膹V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。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。大量生產、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運而生了。17世紀，英國的小酒吧里設有了香煙的自動售貨機。50年代，“噴水型果汁自動售貨機”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內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?！　∫蚪洕鷱吞K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)更為關注。韓國大約有78萬臺自動售貨機，是除了日本、美國、英國之外自動售貨機使用數(shù)量最多的國家。1 自動售貨機介紹 自動售貨機功能分析 這部分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。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），其余類推。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，這是它的內部功能。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。所以一旦它們是交流220V的負載負載使用。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。（2）價格方面 不同廠家的PLC產品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、I/O點數(shù)相當?shù)腜LC的價格能相差40%以上。定時器。 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)境下應用而設計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部進行存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術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過程。定義還強調了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)境下應用而設計的”工業(yè)計算機。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。另外，存儲容量大大增加。（5）PLC編程語言的標準化 與個人計算機相比，PLC的硬件、軟件的體系結構都是封閉的而不是開放的。標準中共有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特殊的工作。（9）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。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。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設置了多種濾波電路，用以對高頻干擾信號進行有效的抑制。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措施。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。（4）功能完善PLC的輸出/輸入功能完善，性能可靠，能夠適應與任何形式和性質的開關量和模擬量的輸入/輸出。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結構，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，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。（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（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)，以適應各種工業(yè)控制的需要。（4） 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，以取代由硬件構成的步進控制器。（8） 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。 PLC的基本結構及原理 PLC的系統(tǒng)結構目前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，所以其結構和工作原理都大致相同，硬件結構與微機相似。由此可見，PLC的基本結構有控制部分輸入和輸出組成。他的重要功能如下：① 診斷PLC電源、內部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。⑤ 應各種外部設備的工作請求。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設備的控制信號，并將這些信號轉換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。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，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。② 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。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)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)的響應速度。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部分時間里實際上是外設隔離的。因為它是一種功能很強的小型機，在設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。在松下電工公司生產的FP系列產品中，F(xiàn)P1屬于小型PLC產品，其中C24是具有高級處理功能的型號。 ① “RUN”工作方式 當開關扳到這個檔位時，控制單元運行程序?？删幊炭刂破鼬Q響報警，提示 編程者將方式選擇開關切換至“PROG”工作方式。⑥ 輸入端子 C24型的輸入端子有16點。⑧ 波特率選擇開關 有19 200bps和9600bps兩檔，當可編程控制器與外部設備進行通信時，應根據不同的外設選定波特率。⑩ I/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)，當某個輸入觸點閉合時，對應于這個觸點編號的輸入指示發(fā)光二極管點亮（下一排）；當某個輸出繼電器接通時，對應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）。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：(1) 最大限度地滿足被控對象的控制對象。（4）考慮到生產的發(fā)展和工藝和改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。 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)的技術經濟性能指標起到重要的作用。包括設計梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。 控制系統(tǒng)設計的一般步驟（1）根據生產的工藝過程分析控制要求。（5）進行PLC程序設計，同時可進行控制太的設計和現(xiàn)場施工。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。程序的編寫順序應按自上而下、從左止右的方式編寫。這程序設計的關鍵一步，也是比較困難的一步。（6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調試。 控制系統(tǒng)設計步驟流程圖如圖4所示。② 自動售貨機可識別10元、5元、1元、5角、1角硬幣。（2） 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。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，當所投幣值超過商品價格時，相應價格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。④ 退幣按鈕。 設計任務的確定 在清楚自動售貨機運行工作過程的基礎上，制定出設計方案，確定任務的目標，以設計出合理的仿真系統(tǒng)。然后，分別對上、下位機分別進行設計工作。這是整個仿真系統(tǒng)內部各大部件之間的內在關系。 程序設計部分 這部分內容是整個系統(tǒng)設計的主體部分。因此在以下的詳細設計過程中，并沒有將上位機的設計與下位機的設計整體分開來寫，而是相互交替，同時盡量清晰地敘述，在相應的設計部分中注明是上位機的設計還是下位機的設計。所定義的變量如表1所示。至于為什么要加入WR1WR1WR1WR19及WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用。對應的梯形圖程序如圖7所示。（3）價格比較過程價格的比較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買。 在梯形圖8中，為了實現(xiàn)數(shù)據的實時比較，用了一個特殊內部繼電器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)據比較指令，用它來比較余額和商品的價格，R900A是大于價格，R900B是等于標志。建立的變量表如表4所示。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，購買成功。 R205 Y0 R230 Y8 DF