【文章內(nèi)容簡介】 長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 11 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)。 現(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， FP1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” 工作電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 12 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?？删幊炭刂破鼬Q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；運行速度為 ；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。 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 13 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。控制系統(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。 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 14 （ 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。 編寫梯形圖的注意事項 （ 1）輸入 /輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、記數(shù)器等器件的觸點可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點的使用次數(shù)。 （ 2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)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。如 果需要任何時候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點來連接。 （ 3）在程序中，不允許同一編號的線圈兩次輸出。 （ 4）不允許出現(xiàn)橋式電路。 程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。 程序設(shè)計的步驟 （ 1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動作的順序和條件。 （ 2）設(shè)計梯形圖。這程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。 （ 3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。 （ 4）用編程器將程序 輸入到 PLC的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。 （ 5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 （ 6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。 （ 7）編寫技術(shù)文件。 （ 8）交付使用。 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程圖如圖 4所示。 3 自動售貨機(jī) PLC 程序設(shè)計 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 15 仿真實驗系統(tǒng)中售貨機(jī)的分析 由于售貨機(jī)的全部功能時在上位機(jī)上模擬的 ，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計算機(jī)軟件來模擬 圖 4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 替 代的。如錢幣識別系統(tǒng)可以用按壓某個“仿真對象”輸出一個脈沖直接給 PLC 發(fā)布命令，而傳動系統(tǒng)也是由計算機(jī)來直接模擬的，這些并不會影響實際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實中自動售貨機(jī)的運行。 （ 1） 試驗狀態(tài)假設(shè) 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計 16 由于是在計算機(jī)上模擬運行，試驗中有一些區(qū)別于實際情況的假設(shè)，本試驗中假設(shè)： ① 自動售貨機(jī)只售 8種商品。 ② 自動售貨機(jī)可識別 10元、 5元、 1元、 5角、 1角硬幣。 ③ 自動售貨機(jī)可退幣 10元、 5元、 1元、 5角、 1角硬幣。 ④ 自動售貨機(jī)有液晶顯示功能。 ⑤ 實驗中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素。 （ 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。 ① 初始狀態(tài)。由電子標(biāo)簽顯示各商品價格，顯示屏顯示友好界面，此時不能購買任何商品。 ② 投幣狀態(tài)。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(dāng)所投幣值超過商品價格時，相應(yīng)價格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。 ③ 購買狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。 ④ 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。 到此為止，自動售貨機(jī)的一個完整工作過 程結(jié)束。 設(shè)計任務(wù)的確定 在清楚自動售貨機(jī)運行工作過程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計出合理的仿真系統(tǒng)。 首先，應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)的任務(wù)分工：上位機(jī)主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機(jī)則主要用來完成 PLC 程序的編寫。其次，要分別對上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計時可以去觀看一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時可以借助一些宣傳圖片來設(shè)計自動售貨機(jī)的外型；在進(jìn)行 PLC程序的編寫時需要先分配 PLC的 I/O點，確定上、下位機(jī)的接口。 然后，分別對上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計工作。最后，進(jìn)行上位