【文章內(nèi)容簡介】 按每臺500人計算，中國自動售貨機的潛在容量為73萬臺，以每天銷售200元計，73萬臺自動售貨機的全年銷售額可達500億。因此加快發(fā)展中國自動售貨機業(yè)，對提高投資效益具有重要的意義。 本次設(shè)計的主要目的、基本思路本次設(shè)計的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動售貨機的自動控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計，進一步增強和完善學(xué)生自我的創(chuàng)新與動手能力。本次設(shè)計的題目是飲料自動售貨機，基本思路是應(yīng)用西門子S7200型PLC的梯形圖來設(shè)計控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識設(shè)計出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和PLC原理圖分析說明該設(shè)計的控制原理過程。第二章 PLC概述 PLC的定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 PLC是以CPU為核心，綜合了計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日本的幾個廠家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達等公司也是很有名氣的。日本三菱電機公司（MITSUBISHI）于1971年開始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個系列幾十種產(chǎn)品，在我國（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場占有率。 PLC的特點抗干擾能力強，可靠性好。I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)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)。編程方便，易于使用。PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。功能完善。在PLC內(nèi)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。設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短。PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工可同時進行。體積小，維護操作方便。PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。PLC可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)三電一體化。PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運動控制）這三電集于一體。 PLC的工作原理PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的?？梢院唵蔚乇硎鰹樵谙到y(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。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(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)。但是PLC也有它自己的特點，PLC在確定了工作任務(wù)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(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。：圖21 PLC的編程語言PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖LAD、語句表STL、順序功能圖SFC、功能塊圖FBD和結(jié)構(gòu)文本ST。 PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器CPU、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、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、上位計算機等外部設(shè)備。其硬件構(gòu)成圖如圖22所示：外部設(shè)備接口輸入接口 中央處理單元 （CPU）I\O擴展接口輸出接口 編程器存儲器系 統(tǒng)程 序用戶程序數(shù)據(jù)圖22中央處理器 CPU是由控制器和運算器組成的。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進行算術(shù)運算和邏輯運算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個部件有條不紊的工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行指令。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(nèi)部數(shù)據(jù)。 而大部分使用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。輸入輸出接口電路 PLC通過輸入輸出（I/O）接口電路實現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、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。輸入輸出I/O擴展接口 若主機單元的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將I/O擴展單元與主機單元相連接。 PLC自動售貨控制系統(tǒng)自二十世紀(jì)六十年代美國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，PLC得到了快速發(fā)展，在全世界各國得到了廣泛應(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)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點。對于自動售貨機這樣的系統(tǒng)，被控制對象是設(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)計方面要容易一些。且PLC通常都支持現(xiàn)場總線，會使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實現(xiàn)上位機的遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前使用于自動