【文章內(nèi)容簡介】 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，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(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1）。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。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信要求自診斷檢查改寫輸出RUN狀體讀取輸入處理通信要求自診斷檢查改寫輸出STOP狀體處理任務(wù)圖1各階段 PLC的循環(huán)掃描工作對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從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)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。PLC的掃描全過程如圖2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)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。 圖2 PLC的掃描全過程 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(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3。圖3 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 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。（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)動控制）這三電集于一體。3 自動售貨機(jī)的設(shè)計(jì) PLC特點(diǎn)（1）體積小 （2）重量輕 （3）DIN導(dǎo)軌安裝和安裝孔（1）免維護(hù)性 （2）內(nèi)配24V/180mA或280mA直流 （3）靈活中斷輸入 （4）便于擴(kuò)展 （5）沒配有高速計(jì)數(shù)器 （6）模擬電位器外部設(shè)定 （7）CPU214還有脈沖輸出、實(shí)時時鐘等功能；CPU215/CPU216在此基礎(chǔ)上還有PID指令、通訊能力強(qiáng)等特點(diǎn) 自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件 定時器 定時器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時間增量的內(nèi)部器件。定時器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點(diǎn)，失電時，常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)打開；定時器得電時，常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合。定時器的當(dāng)前值、設(shè)定值均為10位有符號整數(shù)（INT），允許的最大值為32767。定時器指令表見表1。 表1 定時器指令語句描述TON Txxx，PT接通延時定時器TOF Txxx，PT斷開延時定時器TONR Txxx，PT保持型接通延時定時器BITIM OUT起動間隔定時器CITIM IN,OUT計(jì)算間隔定時器 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令（見表2）分別執(zhí)行下列運(yùn)算：IN1+IN2=OUT，IN1—IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表2 加減乘除指令梯形圖語句表描述梯形圖語句表描述ADD_I+I INT1,OUT整數(shù)加法DIV_DI/D INT1,OUT雙整數(shù)除法SUB_II INT1,OUT整數(shù)減法ADD_R+R INT1,OUT實(shí)數(shù)加法MUL_I*I INT1,OUT整數(shù)乘法SUB_RR INT1,OUT實(shí)數(shù)減法DIV_I/I INT1,OUT整數(shù)除法MUL_R*R INT1,OUT實(shí)數(shù)乘法ADD_DI+D INT1,OUT雙整數(shù)加法DIV_R/R INT1,OUT實(shí)數(shù)除法SUB_DID INT1,OUT雙整數(shù)減法MULMUL INT1,OUT整數(shù)乘法產(chǎn)生雙整數(shù)MUL_DI*D INT1,OUT雙整數(shù)乘法DIVDIV INT1,OUT帶余數(shù)的整數(shù)除法在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行下列運(yùn)算：IN1+ OUT =OUT，OUT—IN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /IN2=OUT。自動售貨機(jī)的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機(jī)操作規(guī)程（如圖4），并介紹了自動售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某