【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 軟件編程等方面要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 控制程序不僅能在正常條件下運(yùn)行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。（4）適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）所編的程序要合乎所使用的PLC的有關(guān)的規(guī)定主要是對(duì)指令要準(zhǔn)確地理解，正確地使用。各種PLC指令多有類似之處，但還有些差異。對(duì)于有PLC使用經(jīng)驗(yàn)的人，當(dāng)選用另一種不太熟悉的型號(hào)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)新型號(hào)PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯(cuò)。（2）要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡(jiǎn)短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在達(dá)到目的的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)少些。（3）要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補(bǔ)充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。特別是在編制復(fù)雜的程序時(shí)，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗(yàn)，整理出一些標(biāo)準(zhǔn)的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計(jì)算機(jī)中的常用的一些子程序一樣，移來(lái)移去都能用，這樣，設(shè)計(jì)起來(lái)簡(jiǎn)單，別人也易了解。（4）要使所編的程序合乎PLC的性能指標(biāo)及工作要求所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在所選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的掃描時(shí)間要少于所選用PLC的程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)間。PLC的掃描時(shí)間不僅包括運(yùn)行用戶程序所需的時(shí)間，而且還包括運(yùn)行系統(tǒng)程序，如I/O處理、自監(jiān)測(cè)所需的時(shí)間。（5）所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行PLC的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程序。它的運(yùn)行從初始化后的狀態(tài)開(kāi)始，待控制對(duì)象完成了工作循環(huán)（完整程序執(zhí)行一次），則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)橹挥羞@樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制方案設(shè)計(jì)（1）通過(guò)分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動(dòng)關(guān)系較為復(fù)雜，故采取步進(jìn)指令較為簡(jiǎn)單。（2）本自動(dòng)售貨機(jī)可使用5角硬幣，給計(jì)總金額數(shù)帶來(lái)麻煩，可對(duì)除5角識(shí)別器以外的所對(duì)應(yīng)INC指令的計(jì)數(shù)器中的值乘2 計(jì)算來(lái)方便計(jì)算總錢數(shù)，即將所有“元”轉(zhuǎn)化為多少個(gè)“5角”。（3）由于實(shí)驗(yàn)室PLC型號(hào)三菱FX2N48MR對(duì)某些指令無(wú)法識(shí)別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用PLS指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即通過(guò)PLS指令驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M，實(shí)現(xiàn)程序功能。（4）找余時(shí)，可找1元與5角，故需對(duì)剩余總金額寄存器中的數(shù)目除以2 和取模2，除2結(jié)果即為當(dāng)前要找1元的數(shù)目，取模2結(jié)果即為當(dāng)前要找5角數(shù)目。（5）PLC 選用繼電器輸出型。（6）任務(wù)書要求實(shí)現(xiàn)顧客的循環(huán)購(gòu)買，故需實(shí)現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)（向后跳轉(zhuǎn)）。當(dāng)顧客再次購(gòu)買時(shí)，余額寄存器（為了退幣，該寄存器中值已除2）中值要先乘2，以便與商品價(jià)格比較（商品價(jià)格已轉(zhuǎn)化為多少個(gè)5角），再進(jìn)入下次購(gòu)買 。（7）退幣結(jié)束時(shí)，使用SET指令恢復(fù)初始態(tài)，并置位所有寄存器，以準(zhǔn)備下一個(gè)顧客購(gòu)買飲料，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤。 PLC選型 PLC概述（1） PLC的由來(lái)在PLC問(wèn)世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的要求，以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置，為此特?cái)M定了十項(xiàng)公開(kāi)招標(biāo)的技術(shù)要求， 根據(jù)招標(biāo)要求，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺(tái)PLC（PDP—14型），并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期。從此可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。（2）PLC的定義在PLC的發(fā)展過(guò)程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）經(jīng)過(guò)4年的調(diào)查，于1980年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），英文縮寫為PC，并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制以對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制?！眹?guó)際電工委員會(huì)（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了草案第二稿，1987年2月頒布了草案第三稿。該草案中對(duì)可編程序控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備等都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)。”定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)和應(yīng)用能力。PLC的主要功能（1）條件控制功能條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。（2）定時(shí)/記數(shù)控制功能定時(shí)/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器。（3）數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。（4）步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。（5）A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過(guò)A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。（6）運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。（7）過(guò)程控制功能過(guò)程控制功能是指通過(guò)PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。（8）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即I/O擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高PLC的控制功能。（9）遠(yuǎn)程I/O功能遠(yuǎn)程I/O功能是指通過(guò)I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。（10）通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過(guò)PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。（11）監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的設(shè)定值。 I/O點(diǎn)估算本系統(tǒng)是一個(gè)小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點(diǎn)數(shù)在40個(gè)左右，其中其輸入點(diǎn)為20點(diǎn)、輸出點(diǎn)為20點(diǎn)，該P(yáng)LC為繼電器輸出型。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對(duì)開(kāi)關(guān)量、模擬量的控制等，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計(jì)中，退幣按鈕、各種飲料按鈕、開(kāi)始購(gòu)買按鈕、繼續(xù)按鈕和飲料出口（驅(qū)動(dòng)電磁閥）等均為開(kāi)關(guān)量。根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，編制I/O接口功能表。 PLC選型 三菱PLC相較于西門子價(jià)格便宜，性價(jià)比較高，適于機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制。而三菱FX系列是中小型機(jī)，F(xiàn)X2N系列又是三菱FX家族中最先進(jìn)的PLC系列，適用于本設(shè)計(jì)中的控制要求，其基本單位有16/32/48/64/80/128點(diǎn)，六個(gè)基本FX2N單元中的每一個(gè)單元都可以通過(guò)I/O擴(kuò)展單元擴(kuò)充為256 I/O點(diǎn)，：表42 三菱FX2N系列PLC型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊點(diǎn)數(shù)繼電器輸入可挖硅輸出晶體管輸出FX2N—16MR001FX2N—16MSFX2N—16MT8824—32FX2N—32MR001FX2N—32MSFX2N—32MT161624—32FX2N—48MR001FX2N—48MSFX2N—48MT242448—64FX2N—64MR001FX2N—64MSFX2N—64MT323248—64FX2N—80MR001FX2N—80MSFX2N—80MT404048—64FX2N—128MR001FX2N—128MT646448—64 I/O地址設(shè)計(jì)一般講，配置好的PLC其輸入點(diǎn)數(shù)與控制對(duì)象的輸入信號(hào)數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實(shí)際的也要相當(dāng)），故I/O的分配實(shí)際上是把PLC的入、出點(diǎn)號(hào)分給實(shí)際的I/O電路，編程時(shí)按點(diǎn)號(hào)建立邏輯或控制關(guān)系，接線時(shí)按點(diǎn)號(hào)“對(duì)號(hào)入坐”進(jìn)行接線。 表43 I/O信號(hào)地址分配表 輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)5角投幣光電開(kāi)關(guān)ST1X0005角退幣光電開(kāi)關(guān)YA1Y0001元投幣光電開(kāi)關(guān)ST2X0011元退幣光電開(kāi)關(guān)YA2Y0015元投幣光電開(kāi)關(guān)ST3X002報(bào)警燈HL1Y002西瓜汁按鈕SB1X003西瓜汁指示燈HL2Y003橙汁按鈕SB2X004橙汁指示燈HL3Y004葡萄汁按鈕SB3X005葡萄汁指示燈HL4Y005綠茶按鈕SB4X006綠茶指示燈HL5Y006紅茶按鈕SB5X007紅茶指示燈HL6Y007奶茶按鈕SB6X008奶茶指示燈HL7Y008咖啡按鈕SB7X009咖啡指示燈HL8Y009可樂(lè)按鈕SB8X010可樂(lè)指示燈HL9Y010牛奶按鈕SB9X011牛奶指示燈HL10Y011確定按鈕SB10X012投幣指示燈HL11Y012取消按鈕SB11X013推出飲料電磁閥YVY013多選按鈕“2”SB12X014多選按鈕“5”SB13X015 流程設(shè)計(jì)PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)的程序流程圖如圖44所示。圖44 自動(dòng)售貨機(jī)程序流程圖 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接圖如圖45所示。圖45 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接圖 投幣程序設(shè)計(jì)在投幣的過(guò)程中，每投入一次錢幣，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同樣幣制。在下圖46中，主要是數(shù)據(jù)傳輸程序和數(shù)據(jù)累加程序。接通電源后，M801M0閉合一個(gè)掃描周期，5角、1元、5元的信息被傳送至D0、DD2中。光電開(kāi)關(guān)STSTST3分別檢測(cè)5角、1元、5元錢幣的投入數(shù)，并將檢測(cè)結(jié)果累加至D5中，程序產(chǎn)生一個(gè)周期為400ms的比較脈沖，比較D5中硬幣的累加值。圖46 投幣程序設(shè)計(jì)相應(yīng)的指令為：STL S20LD X001PLS M0LD M0INC D1LD X002PLS M1LD M1INC D2LD X003PLS M2LD M2INC D3LD S20OUT T0 K60LD T0PLS M3MPSAND M3MUL D2 K2 D4MPPPLS M4MPSAND M4MUL D3 K10 D6MPPPLS M5MPSAND M5ADD D4 D6 D8MPPPLS M50MPSAND M50ADD D8 D1 D9MPPSET S21 比較、選擇、購(gòu)買程序設(shè)計(jì)價(jià)格的比較要貫穿購(gòu)買過(guò)程的始終，只要余額大于某種商品價(jià)格時(shí)，就需要輸出一個(gè)信號(hào)，提示可以購(gòu)買，這里只要選擇指示燈來(lái)代表此信號(hào)；當(dāng)投入的幣值可以購(gòu)買某種商品時(shí)，按下相應(yīng)的“選擇”按鈕即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時(shí)液晶顯示屏中顯示出已經(jīng)消費(fèi)掉的金額，余額也將扣除已消費(fèi)的幣值，接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較，判斷是否能繼續(xù)購(gòu)買。出現(xiàn)在出貨口的商品在沒(méi)有取走前，一直保持顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該商品代表已經(jīng)取走，出貨口中的商品隱藏。在下圖46中，當(dāng)D5中的累加值2元D53元時(shí)，M11接通，Y007接通，可樂(lè)指示燈亮且相應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；當(dāng)D53元時(shí)，M12接通，Y0Y011接通閉合，橙汁指示燈、紅茶指示燈亮，相應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)按下可樂(lè)按鈕