【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多大容量的 PLC ,另一方面是選擇什么公司的 PLC 及外設(shè)。 對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點(diǎn)找出來(lái)，包括開關(guān)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?？??？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之 中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)镻LC 的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它們是交流 220V 的負(fù)載負(fù)載使用。則直流 24V 的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流 220V 的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 PLC 使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的 PLC 了。 對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)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(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC 是否有能力控制任務(wù)。如對(duì) PLC 與 PLC、 PLC 與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)?PLC 的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)?PLC 的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC 品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 （ 2）價(jià)格方面 不同廠家的 PLC 產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、 I/O 點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)?PLC 的價(jià)格能相差 40%以上。在使用 PLC 較多的情況下，這樣 的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。 PLC 的硬件組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中， CPU 是 PLC 的核心；輸入單元 /輸出單元是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)輸入 /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： ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3 章 自動(dòng)售貨機(jī) PLC 控制設(shè)計(jì)方案研究 工控機(jī)自動(dòng)售貨控制系統(tǒng) 工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在更時(shí)髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡(jiǎn)稱 IPC。工程機(jī)通俗的說(shuō)就是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點(diǎn)，而一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，一年中一般沒有休息時(shí)間。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算 機(jī)相比有以下特點(diǎn)：1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。 2）機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上有 IPC 和 ISA 插槽。 3）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。 4）要求具有長(zhǎng)時(shí)間工作能力。對(duì)于工控機(jī)作為自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，由于自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)的環(huán)境相對(duì)工業(yè)控制的環(huán)境要好的多，而且自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)對(duì)連續(xù)工作的能力要求不是很高。用工控機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)控制實(shí)屬大材小用。而且工控機(jī)的價(jià)格較同層次的 PC 機(jī)偏高，這樣就增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價(jià)比。 PLC 自動(dòng)售貨控制系統(tǒng) 自二十世紀(jì)六 十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC）取代傳統(tǒng)繼電器裝置以來(lái)， PLC 得到了快速發(fā)展，在全世界各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。 PLC 是由模仿源繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC 只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行 ，以完成工藝流程要求的操作 。 一個(gè) PLC 的控制器，可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn)。對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)這樣的系統(tǒng)，被控制對(duì)象是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。 PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方面要容易一些。且 PLC 通常都支持現(xiàn)場(chǎng)總線，會(huì)使得系 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 目前使用于自動(dòng)售貨機(jī)控制的中小型 PLC 種類繁多，價(jià)格低廉。使設(shè)計(jì)者會(huì)有更多的選擇余地。系統(tǒng)整體造價(jià)會(huì)比工控機(jī)低，而且不會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 所以 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨控制的設(shè)計(jì)是最佳設(shè)計(jì)，本文中采用，因?yàn)槭圬洐C(jī)的全部 功能是在上位機(jī)上模擬的，所以控制起來(lái)很方便。 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購(gòu)買，那種商品不能購(gòu)買，本次設(shè)計(jì)的要求是可識(shí)別三種錢幣，分別是 1 元、 2 元、 5 元，采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬，自動(dòng)售貨機(jī)共出售四種貨物，其價(jià)格分別定為 1 元、 3 元、 4 元、 6 元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)中有這種貨物時(shí)，指示燈亮，表示可以進(jìn)行購(gòu)買，四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬。除此外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實(shí)現(xiàn) ，其中顯示部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示投幣總數(shù)和購(gòu)買后的余額；當(dāng)按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零，采用從高到低的形式進(jìn)行清零。 自 動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 、一元的硬幣 ； （ 2 分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈； ，按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍； ，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自 動(dòng)將余 款退還顧客； 20 秒無(wú)操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 還顧客； ，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； ； ，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無(wú)反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第四章 自動(dòng)售貨機(jī) PLC 控制（系統(tǒng)）設(shè)計(jì) FX 系列 PLC 硬件配置及性能指標(biāo) FX 系列 PLC 是由三菱公司近年來(lái)推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、 F F2 系列 PLC 產(chǎn)品。其中 FX2 是 1991 年推出的產(chǎn)品， FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近幾年來(lái)又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N、 FX2NC 等系列 PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。 FX 系列 PLC 型號(hào)的含義如下： FX □ ─ □ □ □ ─ □ 系列名稱 輸入輸出總點(diǎn)數(shù) 特殊品種 單元類型 輸出方式 其中系列名稱：如 0、 0S、 1S、 ON、 1N、 2N、 2NC 等 單元類型： M ──基本單元 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 E ──輸入輸出混合擴(kuò)展單元 Ex ──擴(kuò)展輸入模塊 EY ──擴(kuò)展輸出模塊 輸出方式： R ──繼電器輸出 relay S ──晶閘管輸出 T ──晶體管輸出 transistor 特殊品種： D ──DC 電源， DC 輸出 A1 ──AC 電源， AC（ AC100~120V）輸入或 AC 輸出模塊 H ──大電流輸出擴(kuò)展模塊 V ──立式端子排的擴(kuò)展模塊 C ──接插口輸入輸出方式 F ──輸入濾波時(shí)間常數(shù)為 1ms 的擴(kuò)展模塊 如果 特殊品種一項(xiàng)無(wú)符號(hào)，為 AC 電源、 DC 輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出。 例如 FX2N－ 48MT－ D 表示 FX2N 系列， 48 個(gè) I/O 點(diǎn)基本單位，晶體管輸出，使用直流電源， 24V 直流輸出型。 PLC 各 I/O 地址分配 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元，是 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí) PLC 又通過輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對(duì)象，已實(shí)現(xiàn)控制目的。本次設(shè)計(jì)的主要 I/O 分配： 表一 序號(hào) 定義點(diǎn) 符號(hào) 功能 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 1 SB1 找零按鈕 2 SB2 食品五角按鈕 3 SB3 食品一元按鈕 4 SB4 飲料一元按鈕 5 SB5 飲料二元按鈕 6 SB6 日用二元按鈕 7 SB7 日用三元按鈕 8 SB8 投五角硬幣 9 SB9 投一元硬幣 10 SB10 找零五角 11 SB11 找零一元 12 SB12 食品五角行程開關(guān) 13 SB13 食品一元行程開關(guān) 14 SB14 飲料一元行程開關(guān) 15 SB15 飲料二元行程開關(guān) 16 SB16 日用二元行程開關(guān) 17 SB17 日用三元行程開關(guān) 18 食品五角紅燈 (物品售完 ) 19 食品一元紅燈 (物品售完 ) 20 飲料一元紅燈 (物品售完 ) 21 飲料二元紅燈 (物品售完 ) 22 日用二元紅燈 (物品售完 ) 23 日用三元紅燈 (物品售完 ) 24 找零 25 出食品五角 26 出食品一元 27 出飲料一元 28 出飲料二元 29 出日用二元 30 出日用三元 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 31 食品五角綠燈（可以購(gòu)買） 32 食品一元綠燈（可以購(gòu)買） 33 飲料一元綠燈（可以購(gòu)買） 34 飲料二元綠燈（可以購(gòu)買） 35 日用二元綠燈（可以購(gòu)買） 36 日用三元綠燈（可以購(gòu)買） 該電路與商品價(jià)格顯示電路大致相同，投 入錢幣的種類分別用四個(gè)開關(guān) 來(lái)表示，仍然通過 BCD 碼編碼器，七段碼譯碼器，七段碼顯示器來(lái)顯示出來(lái)。但有一點(diǎn)不同。由于投入的錢幣應(yīng)該累加起來(lái)計(jì)算器總和，因此應(yīng)該第一次投入的錢幣轉(zhuǎn)化的 BCD 碼儲(chǔ)存在寄存器中，讓其反饋到加法器的輸入端，讓其與第二次投入的錢幣相加輸出。 反饋相加電路圖 ： ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 S11B12A13S04A05B06CIN7COUT9S310B311A312S213A214B215GND8VCC16U6I111I212I313I41I52I63I74I85I910A9B7C6D14VDD16GND8U5MM74HC147J VCCVCCCLR1CLK9D14Q12Q13D25Q27Q26D312Q310Q311D413Q415Q414VCC16GND8U7SN74LS175DQ0Q1Q2Q3 第五章自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖 （ LAD） 梯形圖是用的最多的 程 PLC 圖形編程語(yǔ)言。 梯形圖語(yǔ)言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。它與電器控制線 路圖相似， 如圖 34 所示。 繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語(yǔ)言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的 PLC 的編程語(yǔ)言，是 PLC 的第一編語(yǔ)言 . 圖 34 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和 PLC 梯形圖 a 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC 梯形圖 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多 PLC 只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被