【文章內容簡介】 出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內 容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 圖 PLC 的掃描全過程 PLC 的工作原理 與 特點 PLC 的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。 PLC 通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務如圖 所示。但是 PLC 也有它自己的特點， PLC 在確定了工作任務，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作 任務管理及應用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的 [6]。 4 圖 各階段處理任務 PLC 專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，以用戶需要為主，又采用了先進的微型計算機技術，所以具有以下幾個顯著特點 [7]。 （ 1）可靠性高 PLC 由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數大大減少，并且在硬件和軟件的設計制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。 PLC 控制系統(tǒng)平均無故障時間可達 2 萬小時以上。高可靠性是 PLC 成 為通用自動控制設備的首選條件之一。 （ 2）編程簡單、使用方便 PLC 的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，用串聯、并聯、定時、計數等人們所熟悉的概念，使計算機語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工業(yè)知識的人在幾天內就能學會，這是 PLC 得到推廣的重要原因之一。 （ 3） 通用性好，具有在線修改能力 PLC 的硬件采用模塊化結構，可以靈活的組合以適應不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能的要求，為組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便。同一臺 PLC 裝置用于不同受控對象時 ,只是輸入輸出組件、功能模塊和應用軟件不同。同時， PLC 控制系統(tǒng)中的控制電路是由軟件編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此 PLC 具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產帶來了“柔性”，具有工業(yè)通用性。 （ 4） 設計、施工、投產試制周期短，維護容易 目前 PLC 產品已實現了系列化、標準化，正朝著通用化方向發(fā)展，設計人員只需要根據控制系統(tǒng)的需要，選用相應的模塊進行組件設計。同時，用軟件編程代替了機電控制的硬連線，大大的減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大的縮短了施工周期。 PLC 還具有故障檢測及顯示的功能，使故障處理時間可縮短 為 10 分鐘，對維護人員的技術水平要求也不太高。 （ 5）體積小 由于采用了微型計算機技術，使 PLC 達到了小型和超小型化，很容易裝入機械設備內部，便于實現機電一體化。 讀取輸入 執(zhí)行用戶程序 處理通信要求 自診斷檢查 改寫輸出 RUN 狀態(tài) 讀取輸入 處理通信要求 自診斷檢查 改寫輸出 STOP 狀態(tài) 5 由于上述特點， PLC 作為通用自動化控制設備，可用于單一機電設備的控制也可用于工藝過程的控制，而且控制精度相當高，操作簡便，又具有很大的靈活性和擴展性，使得 PLC 的應用越來越廣泛。 PLC 與其它工業(yè)控制裝置的比較 (1) PLC 與集散控制系統(tǒng) PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能是以數字量的順序控制為主。隨著微電子技術、計算機 技術和通訊技術的發(fā)展， PLC 在邏輯運算、璧還調節(jié)的功能，運算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴大，并開始與小型計算機聯成網絡，構成以 PLC 為重要部件的初級分散控制系統(tǒng) [8]。 集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調節(jié)為主。隨著微處理器和單片機的出現，他把順序控制技術、數據采集、過程控制的模擬量儀表和過程監(jiān)控裝置等有機的結合在一起，形成了新一代的集散型控制系統(tǒng)。 可見，不論是 PLC 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，始終是互相滲透，互相補充。新一代的 PLC 增強了模擬量控制功能，可配備各種智能模塊，具有了 PID調節(jié)功能和構成網絡系統(tǒng)、組成分級控制的功能。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回路控制功能，同時也有順序控制功能。因此，當今的 PLC 與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，很多生產過程的控制既可用 PLC 實現，也可用集散系統(tǒng)來實現。 (2) PLC 與工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機是指能夠提供各種數據采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算機系統(tǒng)。工業(yè)控制機是由通用微機推廣應用發(fā)展而來，硬件結構方面總線標準化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系 統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機的人員的技術水平要求較高，一般具有一定的計算機專業(yè)知識。工業(yè)控制機在整機結構上尚不能適應惡劣的工作環(huán)境，因而，不如 PLC 那樣容易推廣。 PLC 是專為工廠現場應用環(huán)境而設計的，結構上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現場使用有很高的可靠性； PLC 是由電氣控制廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的人員易學易懂，易于推廣。但是， 由于 PLC 的運行方式不同于工業(yè)微機，微機的很多軟件還不能直接應用，且 PLC 的標準化程度較低，各廠家的產品不通用，因此在開發(fā)上不如工業(yè)控制機那樣有基礎。 PLC 的應用場合 與選擇 隨著電子技術的快速發(fā)展， PLC 的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。目前在先進工業(yè)國家中 PLC 已經成為工業(yè)控制的標準設備，應用面幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機械制造、汽車等等各行各業(yè)、特別是在輕工業(yè)中，因生產門類多，加工方式多變，產品更新換代快，所以 PLC 廣泛應用在組合機床 自動線、專用機床、塑料機械、包裝機械、電梯等電器設備中。 PLC 已經躍居現代工業(yè)自動化三大產柱（ PLC、 6 ROBOT、 CAD/CAM）的主導地位 [9]。 目前的 PLC 品牌很多，比較有名的有美國 AB， ABB，松下，西門子，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷等 。而不同的 PLC 其產品價格差價也是很大，在質量和 I/O 點數幾乎相同的情況下可以相差較多 [10]。 三菱 FX2N 系列是作為一種小型機，其功能較為完善，性能價格比高，較為適合自動售貨機。另外在本設計中 PLC 需要接 11 個輸入點和 12 個輸出點，以及為了以后的擴展需 要，由以上三點因素，選擇了三菱 PLC， FX2N48MR 型。 三菱 PLC， FX2N48MR 是具有高級處理功能的型號，其輸入和輸出點數之和為 48 點，還可以擴展到 256 點，結構緊湊，速度高。其外觀如圖 所示。 圖 三菱 PLC FX2N48MR 三菱 PLC FX2N48MR 性能規(guī)格： （ 1）運轉控制方式：通過儲存的程序周期運轉。 （ 2）運轉處理時間：基本指令： ，應用指令： 至幾百 181。s/指令。 （ 3）編程語言：邏輯梯形圖和指令清單。 （ 4）程式容量： 8000步內置。 （ 5）指令數目：基本順序指令 27，步進梯形指令 2，應用指令 128。 （ 6） I/O配置：最大硬件 I/O配置點 256。 （ 7）輔助繼電器（ M線圈）：一般： 500點，鎖定： 2572點，特殊： 256點。 （ 8）狀態(tài)繼電器（ S線圈）：一般： 490點，鎖定： 400點，初始： 10點， 信號報警器： 100點。 （ 9）定時器（ T）： 100毫秒，范圍 0至 （ 200點）； 10毫秒，范圍 0至（ 46點）； 1毫秒保持型，范圍 0至 （ 4點）。 （ 10）計數器（ C） :一般 16位，范圍 0至 32767數 （ 200點），鎖定 16位，范圍100點，一般 32位，范圍 15點 ,鎖定 32位，范圍 15點。 7 第 三 章 自動售貨機的硬件 硬幣識別器 一、 硬幣識別器的原理 硬幣識別器 主 要識別現在國家發(fā)行的一元、五角、一角的硬幣。我國目前發(fā)行的 一 元 ，五 角和 一 角硬幣的金屬原材料是為 制 造 硬 幣而專門使用的特殊合金 ，因此在它通過投幣入口進入由電感和電容組成的特定傳感器 ， 金屬材質和體積的差異對電容量和電感量的影響大小也出現微弱差異 。 電容量、電感量的變化引起電壓的變化 ， 再通過檢測電路將信號放大 ， 與設定值進行比較 ， 確 定某種硬幣種類 并對 PLC 的輸入單元發(fā)出信號， PLC 根據接收到的信號 ,對硬幣值進行累加計數。 二、 硬幣識別器的特點 根據對硬幣識別器的了解及選擇，確定使用 側投類 CPU 硬幣識別器（多幣值 ），其外觀結構如圖 所示。 圖 側投類 CPU 硬幣識別器 該硬幣識別器的特點： （ 1）根據硬幣的材質、直徑來識別真假幣，準確度高。