【文章內(nèi)容簡介】 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門子S7200型PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計(jì)的控制原理過程。本次設(shè)計(jì)的重要部分是第三章的設(shè)計(jì)部分，即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖第2章 PLC的概述 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(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC的簡介PLC是以CPU為核心，綜合了計(jì)算機(jī)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(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日本的幾個(gè)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(gè)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(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)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(gè)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的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對(duì)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)（見圖21）。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，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(jī)，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。 PLC的循環(huán)掃描工作對(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，如果無跳轉(zhuǎn)指令，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的掃描全過程如圖22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。 PLC的掃描全過程： 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的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)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)。（3）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。（4）功能完善在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。（5）設(shè)計(jì)、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(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）可實(shí)現(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(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。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： 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)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，英文簡稱IPC。工程機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強(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