【文章內(nèi)容簡介】 裝置?？删幊踢壿嬁刂破麟m然從 1969年問世開始算起只有短短的五十余年，但由于具有良好的性能價(jià)格和穩(wěn)定的工作狀態(tài)以及簡單的操作性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。 可編程序控制器具有對(duì)開關(guān)量和模擬量的多種控制給你，早期作為一種新型的順序控制裝置應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。以往人們習(xí)慣的是以繼電器 接觸器硬連線構(gòu)成的順序控制裝置，采用接線邏輯，控制要求不同，接線就不同，而可編程控制器以微處理器、存儲(chǔ)器為核心，采用存儲(chǔ)邏輯，具有信息存儲(chǔ)能力、軟件編程能力和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，通過編程可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化支柱之一。 PLC 發(fā)展趨勢(shì) PLC 自問世以來，經(jīng)過近 40 年的發(fā)展，已成為很多發(fā)達(dá)國家的重要產(chǎn)業(yè)， PLC 在國際市場(chǎng)中已 成為最受歡迎的工業(yè)控制產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及市場(chǎng)需求量的增加， PLC 的結(jié)構(gòu)和功能在不斷改進(jìn)，生產(chǎn)廠家不停地將功能更強(qiáng)的 PLC畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 7 頁推入市場(chǎng)，平均 3~5 年就更新一次，而升級(jí)換代的方向基本上為以下幾個(gè)方向。 (1) 體積更小，速度更快?，F(xiàn)在的小型 PLC 體積已經(jīng)不大了，但是微電子技術(shù)及電子路裝配工藝會(huì)不斷地向前發(fā)展，這都會(huì)使它變得越來越小，以后甚至可以安裝到各種各樣的小型設(shè)備里面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)控制的功能，其速度也會(huì)隨著電子電路技術(shù)的不斷發(fā)展實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，這樣下來可以使控制系統(tǒng)的控制作用更加的及時(shí)以及精準(zhǔn) 。 （ 2） 高 可靠性 、大型化、 兼容性 高 、 多功能化 。 現(xiàn)在大型的 PLC 控制系統(tǒng) ， 基本上都是 CPU 的結(jié)構(gòu) ，如的 Mitsubishi Group 的 ANA 系列可編程控制器使用了世界上第一個(gè)順序控制專用芯片 。 掃描一條基本指令的時(shí)間為 。松下公司的 FP10SH 系列 PLC 采用 32 位 5 級(jí)流水線 RISC 結(jié)構(gòu)的 CPU，可以同時(shí)處理 5條指令，順序指令的執(zhí)行速度高達(dá) ，高級(jí)功能指令的執(zhí)行速度也有很大的提高。 對(duì)于關(guān)于模擬量控制的這一個(gè)部分 ， 在閉環(huán)控制的 PID 模塊這種專業(yè)應(yīng)付模擬量約束方式外 ， 伴隨著模糊統(tǒng)治理論的提出以及不斷的開發(fā) ， 已經(jīng)研制出了含有模擬量的模糊控制、自適應(yīng)以及 參數(shù)自整定功能的可編程控制器， 運(yùn)用起來十分的便捷 ， 所需 調(diào)試時(shí)間 大大縮 短， 控制的準(zhǔn)確程度大大的 提 升 。 （ 3）能夠與其它控制系統(tǒng)結(jié)合使用。在 某些大型 控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)和 PLC 在應(yīng)用功能方面 互相補(bǔ)充做到了一加一大于二 ，讓控制系統(tǒng)的價(jià)格便宜，效率更高。目前工業(yè)控制系統(tǒng)的趨勢(shì)是采用開放式的應(yīng)用平臺(tái)，所以各個(gè)廠家所生產(chǎn)的 PLC就能在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行 。 20 世紀(jì)八十年代末 美國 的 AB 集團(tuán) 與 DEC 集團(tuán) 聯(lián)合開發(fā)的金字塔集成器，讓PLC 能與 PC 機(jī)緊密的結(jié)合在一起，開發(fā)出了一種新型的 IPLC 型可編程控制器。他能運(yùn)行 WINDOWS 系統(tǒng)，而本質(zhì)上就是以梯形圖用語言控制的計(jì)算機(jī)。通過 PC機(jī)和 PLC 相結(jié)合的這種新的思路方法，使之后的生產(chǎn)和管理相當(dāng)?shù)谋憬?，這樣既擁有 PLC 的簡單、易用和可靠的優(yōu)勢(shì)，又有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理更了。 PLC 的硬件組成與工作原理 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 /輸畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 8 頁出單元是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)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 存 儲(chǔ) 器數(shù) 據(jù)系 統(tǒng)程 序用 戶程 序編 程 器中 央 處 理 單 元（ C P U ）I / O 擴(kuò) 展 接 口輸 出 接 口外 部設(shè) 備接 口輸 入 接 口圖 PLC 硬件構(gòu)成圖 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)，基本流程如圖所示。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。 對(duì)于每一條程序， CPU 都是默認(rèn)從第一條到最后一條指令的先后順序來逐步執(zhí)行的，按照相應(yīng)的順序排列做周期性的程序循環(huán)掃描工作，如 果沒有跳轉(zhuǎn)的指令，就會(huì)從第一條指令開始到最后一條結(jié)束的順序執(zhí)行用戶所寫的程序，直至遇到結(jié)束符后就返回到第一條指令，就像這樣一周一周的循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)被稱作一個(gè)掃描周期。 PLC 的掃描全過程如圖所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 9 頁用戶輸入設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映像寄存器程序執(zhí)行輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子用戶輸出設(shè)備讀寫讀程 序 執(zhí) 行輸 入 刷 新輸 出 刷 新 圖 PLC 掃描過程圖 （ 1） 輸入的刷新過程 在輸入刷新過程中，輸入端口的信號(hào)會(huì)被 CPU 掃描完全，讀取它的狀態(tài)后寫入到輸入狀態(tài)寄存器里面。完成寫入后關(guān)閉掉輸入端口，進(jìn)入到下一個(gè)過程中去。 （ 2） 程序的執(zhí)行過程 在程序執(zhí)行過程，根據(jù)用戶所寫入的控制程序 ，從第一條開始一個(gè)一個(gè)的掃描，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)到與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器中和輸出狀態(tài)寄存器中去并且進(jìn)入到下一過程。 （ 3） 輸出的刷新過程 如果全部的指令執(zhí)行結(jié)束以后，會(huì)把輸出狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)，一條一條依次送入到輸出鎖存電路中去，并且通過某一輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部與之相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行元件工作，這就完成了 PLC 最后的輸出。 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）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 10 頁 3 自動(dòng)售貨機(jī)的整體設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī)控制面板圖 自動(dòng)售貨機(jī)控制面板圖如下，商品展示窗內(nèi)有六款飲料，每種飲料對(duì)應(yīng)有選擇按鈕、一個(gè)紅色指示燈和一個(gè)綠色指示燈。展示窗右側(cè)是一個(gè)硬幣投放口和一個(gè)紙幣投放口，下方是兩個(gè)找零按鈕和一個(gè)退幣口。出貨口位于整體下方。 按 鈕按 鈕 按 鈕按 鈕 按 鈕按 鈕按 鈕按 鈕 按 鈕按 鈕 按 鈕按 鈕康 師傅 礦泉 水1 元農(nóng) 夫山 泉2 元可 口可 樂3 元果 汁3 元佳 得樂4 元雀 巢咖 啡5 元指 示 燈硬 幣 口紙 幣 口按 鈕按鈕按 鈕按鈕退 幣 按 鈕退 幣 口出 貨 口圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 11 頁 電機(jī)的選擇 自動(dòng)售貨機(jī)上有多個(gè)電動(dòng)機(jī)，在飲料的輸出部分，是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)彈簧旋轉(zhuǎn)一圈將飲料轉(zhuǎn)出，每種飲料輸出都要有一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 因此，需要選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)。但是在自動(dòng)售貨機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)一般功率不大，像小罐的飲料自動(dòng)售貨機(jī)一般使用額定電壓為 12~24V，額定功率為 3W。但是要使用直流減速電機(jī)，這樣可以增大扭矩，使飲料的彈出得到保證。 雖然現(xiàn)在一般使用的電動(dòng)機(jī)大部分為交流電機(jī)，但在自動(dòng)售貨機(jī)上，售貨的時(shí)間很短，因此需要在很短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，也需要在很短的時(shí)間內(nèi)制動(dòng)，交流 電機(jī)不能滿足這些要求，因此使用直流電動(dòng)機(jī)比較好。 表 電機(jī)參數(shù)圖 減速電機(jī) 額定電壓 額定功率 轉(zhuǎn)速 減速比 XINX37JS DC +12V 3W 1:10 自動(dòng)售貨機(jī)的送出結(jié)構(gòu) 目前，應(yīng)用于自動(dòng)售貨機(jī)上的商品送出機(jī)構(gòu)種類較多，下面是一些較典型的送出結(jié)構(gòu) （ 1）旋轉(zhuǎn)式送出機(jī)構(gòu) 此送出機(jī)構(gòu)把飲料放在螺旋導(dǎo)軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機(jī)帶動(dòng)螺旋導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)飲料轉(zhuǎn)到開口槽時(shí)便出槽下貨。這種送出機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，它要求電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大，造價(jià)成本較高。 （ 2）轉(zhuǎn)盤式送出機(jī)構(gòu) 上面是一個(gè)很大的喇叭狀罐體存儲(chǔ)容器，下面是一個(gè)周邊有若干個(gè)圓槽的轉(zhuǎn)盤，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使罐體落入轉(zhuǎn)盤周邊的槽內(nèi)而被售出。這種送出機(jī)構(gòu)也需要較大的轉(zhuǎn)矩來帶動(dòng)和占用較大的空間，而且會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象。 （ 3）滾筒送出機(jī)構(gòu) 該送出機(jī)構(gòu)由一個(gè)階梯梁和滾筒構(gòu)成，滾筒內(nèi)可以裝若干瓶飲料，通過步進(jìn)電機(jī)來帶動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，利用梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機(jī)構(gòu)要求電機(jī)有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。 （ 4）彈簧推動(dòng)式送出機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機(jī)構(gòu)成的，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，同時(shí)推出一瓶飲料 。 本文所設(shè)計(jì)的飲料傳送裝置主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進(jìn)電機(jī)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 12 頁前后兩邊側(cè)板構(gòu)成 ,其中槽輪上槽弧的半徑為飲料的半徑 ,貨道的寬度為飲料罐的直徑 .如下送出機(jī)構(gòu)示意圖所示。 圖 送出機(jī)構(gòu)主要通過直線步進(jìn)