【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入 /輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如 圖 所示： 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)（飲料機(jī)） 第 7 頁(yè) 共 28 頁(yè) 圖 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 各部分的作用 （ 1） 中央處理器 CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)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(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)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(yǔ)法錯(cuò)誤。 ② 采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)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(chǔ)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(yùn)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(qǐng)求。 （ 2） 存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來(lái)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(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 （ 3） 輸入輸出接口電路 PLC 通過(guò)輸入輸出（ I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過(guò) PLC 的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。 （ 4） 電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng) 過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 的 CPU、存儲(chǔ)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。 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)（飲料機(jī)） 第 8 頁(yè) 共 28 頁(yè) （ 5） 輸入輸出 I/O 擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的 I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過(guò)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。 PLC的基本工作原理 PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)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(wú)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(guò)程如圖 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(yùn)算結(jié)果存入對(duì)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(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作， 這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。 圖 PLC的掃描全過(guò)程 顯然掃描周期的長(zhǎng)短主要取決與程序的長(zhǎng)短。掃描周期越長(zhǎng)，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(duì)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(jiàn)，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(duì)基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)（飲料機(jī)） 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè) 于一般的開 關(guān)量控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)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(chǎng)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(duì)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。 三菱可編程控制器的分類 三菱 PLC 是一種集成型小型單元式 PLC，且具有完整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性?，F(xiàn)有 FX1n系列、 FX2n 系列、 FX3u 系列、 FX3g 系列以及 Q 系列的 PLC。 FX2n 系列介紹 簡(jiǎn)單介紹 FX2n 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列。由于 FX2n 系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為各大工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能 開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以 滿足不同的需要 模擬 I/O，高速計(jì)數(shù)器。 定位控制達(dá)到 16軸，脈沖串輸出或?yàn)?J和 K型熱電偶或 Pt 傳感器開發(fā)了溫度模塊。 對(duì)每一個(gè) FX2n 主單元可配置總計(jì)達(dá) 8 個(gè)特殊功能模塊。 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信 連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò) CCLink， Profibus Dp 和 DeviceNet 或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要。 其它功能 內(nèi)置式 24V 直流電源 24V、 400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件。 快速斷開端子塊 因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端 子塊，即使接著電纜也可以更換單元。 時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能 在所有的 FX2NPLC 中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過(guò)程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。 持續(xù)掃描功能 為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能 可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中 x000 到 x017）。 注解記錄功能 元件注解可以記錄在程序寄存器中。 在線程序編輯 在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí) 間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 RUN/STOP 開關(guān) 面板上運(yùn)行 /停止開關(guān)易于操作。 遠(yuǎn)程維護(hù) 遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信來(lái)監(jiān)測(cè)、上載或卸載程序和數(shù)據(jù) 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)（飲料機(jī)） 第 10 頁(yè) 共 28 頁(yè) 密碼保護(hù) 使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的講解了 PLC 的具體情況，從而初步認(rèn)定了，用 PLC 來(lái)控制自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)運(yùn)作的方案是可行的。從而根據(jù)自己的情況，我先認(rèn)定用三菱牌子的 PLC 來(lái)進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)，一方面，自己只接觸過(guò)三菱牌子的 PLC；另 一方面，學(xué)校的 PLC都是三菱牌子，方便檢驗(yàn)。 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)（飲料機(jī)） 第 11 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 控制要求 本文設(shè)計(jì)的是自動(dòng)售飲料機(jī) ,它的總體售貨過(guò)程是：當(dāng)顧客購(gòu)買飲料時(shí) ,投入的貨幣 (投入貨幣的面值和剩余值由 PLC驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示 )經(jīng)過(guò)光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別器識(shí)別硬幣或紙幣識(shí)別器識(shí)別紙幣，如果是假幣則被排出，如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動(dòng)傳送到相應(yīng)的貨幣貯幣腔 ,并經(jīng)光傳感器感應(yīng)，由光傳感器驅(qū)動(dòng) PLC 運(yùn)行。然后經(jīng)顧客選擇、 PLC 進(jìn)行控制，使在PLC 的輸出口上有相應(yīng)的信號(hào)輸出。大體運(yùn)行如圖 所示： 圖 售貨總體梯形圖 光電傳感