【正文】 Y0 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR5 R900A Y1 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR6 R900A Y2 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR7 R900A Y3 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR8 R900A Y4 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR9 R900A Y5 R900B . . . . . . 圖 8 價(jià)格比較過程梯形圖 （ 4）選擇商品過程 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 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”按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時(shí)消費(fèi)顯示欄中顯示出已經(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。 在梯形圖 8中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較，用了一個(gè)特殊內(nèi)部繼電器 R9010,在程序執(zhí)行過程中，R9010 始終保持閉合， F60 是 16 位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品的價(jià)格， R900A 是大于價(jià)格， R900B 是等于標(biāo)志。所建 立的變量表如表 3所示。 （ 3）價(jià)格比較過程 價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)過程的始終，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)， 電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 圖 7 投幣過程梯形圖 提示可以購(gòu)買。投入 1 角要投入顯示、余額顯示都相應(yīng)增加相同數(shù)值，加法是由16位加法指令 E20來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖 7 所示。先建立變量表，在編寫程序。至于為什么要加入 WR1 WR1 WR1 WR19及 WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用。 圖 5 運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序 在梯形圖程序圖 5中，系統(tǒng)初始化時(shí)，通過運(yùn)行初期閉合繼電器 R9013在第一次掃描時(shí) 將數(shù)值傳遞給上位機(jī)。所定義的變量如表 1所 示。 （ 1） 運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計(jì) 仿真系統(tǒng)運(yùn)行初期，要由 PLC向仿真畫面相應(yīng)對(duì)象傳遞已經(jīng)存儲(chǔ)好的價(jià)格，還要給投入顯示、消費(fèi)顯示及余額顯示存儲(chǔ)器清零，同時(shí)也要給存儲(chǔ)退幣幣值的存儲(chǔ)器 清零。因此在以下的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，并沒有將上位機(jī)的設(shè)計(jì)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)整體分開來寫，而是相互交替，同時(shí)盡量清晰地?cái)⑹?，在相?yīng)的設(shè)計(jì)部分中注明是上位機(jī)的設(shè)計(jì)還是下位機(jī)的設(shè)計(jì)。 程序設(shè)計(jì)說明 下位機(jī)程序的編制則是利用松下 PLC專用編程軟件 FPWINGR完成的。 程序設(shè)計(jì)部分 這部分內(nèi)容是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體部分。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的。然 后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。其次，要分別對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定 在清楚自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行工作過程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計(jì)方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計(jì)出合理的仿真系統(tǒng)。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。 ④ 退幣按鈕。按下可以購(gòu)買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買。由電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購(gòu)買任何商品。 （ 2） 一次交易過程分析 為了方便分析， 我們以一次交易過程為例。 ④ 自動(dòng)售貨機(jī)有液晶顯示功能。 ② 自動(dòng)售貨機(jī)可識(shí)別 10 元、 5元、 1元、 5角、 1角硬幣。如錢幣識(shí)別系統(tǒng)可以用按壓某個(gè)“仿真對(duì)象”輸出一個(gè)脈沖直接給 PLC 發(fā)布命令，而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)來直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)中自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖如圖 4所示。 （ 7）編寫技術(shù)文件。 （ 6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 （ 4）用編程器將程序 輸入到 PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。 程序設(shè)計(jì)的步驟 （ 1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。 程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。 （ 3）在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。 （ 2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。 （ 5）進(jìn)行 PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制太的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （ 3）選擇 PLC系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 （ 1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。因此，控制程序餓設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。 （ 3）分配 I/O點(diǎn)，繪制 I/O連接圖。 PLC是 PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC對(duì)于保證整個(gè)控制 系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。 （ 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇 PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 (2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。因此，在設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： (1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。 技 術(shù)性能 FP1C24的主機(jī) I/O點(diǎn)數(shù)為 16/8；最大 I/O點(diǎn)數(shù)為 104；運(yùn)行速度為 ；容量為 2720步；基本指令數(shù)為 80；高級(jí)指令數(shù)為 111；內(nèi)部繼電器為 1008 點(diǎn)；特殊內(nèi)部繼電器為 64 點(diǎn)；定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器為 144 點(diǎn)；數(shù)據(jù)寄存器為 1660 字；特殊數(shù)據(jù)寄存器為 70 字；索引寄存器為 2 字；主控指令為 32點(diǎn)；跳轉(zhuǎn)標(biāo)記數(shù)為 64 點(diǎn)；步進(jìn)數(shù)為 128級(jí)；子程序個(gè)數(shù)為 16個(gè)；中斷個(gè)數(shù)為 9個(gè)程序；輸入濾波時(shí)間為 1－ 128ms。 ⑩ I/O點(diǎn)狀態(tài)指示燈和擴(kuò)展單元接口插座 用來指示輸入 /輸出的通斷狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)輸入觸點(diǎn)閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)于這個(gè)觸點(diǎn)編號(hào)的輸入指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮（下一排）； 當(dāng)某個(gè)輸出繼電器接通時(shí)，對(duì)應(yīng)這個(gè)輸出繼電器編號(hào)的輸出指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮（上一排） 。當(dāng)調(diào)節(jié)該電位器時(shí)， PLC內(nèi)部對(duì)應(yīng)的特殊數(shù)據(jù)寄存器 DT9040和 DT9041的內(nèi)容在 0～ 255之間變化，相當(dāng)與輸入外部可調(diào)的模擬量。 ⑧ 波特率選擇開關(guān) 有 19 200bps和 9600bps兩檔，當(dāng)可編程控制器與外部設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的外設(shè)選定波特率。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。 ⑥ 輸入端子 C24型的輸入端子有 16點(diǎn)。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板?？删幊炭刂破鼬Q響報(bào)警，提示 編程者將方式選擇開關(guān)切換至 “PROG” 工作方式。 ③ “PROG” 工作方式 在此方式下可以編輯程序。 ① “RUN” 工作方式 當(dāng)開關(guān)扳到這個(gè)檔位時(shí)，控制單元運(yùn)行程序。 (2) 運(yùn)行監(jiān)視指示燈 ①當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)， “RUN” 指示燈亮； ②當(dāng)控制單元中止執(zhí)行程序時(shí)， “PROG” 指示燈亮； ③當(dāng)發(fā)生自診斷錯(cuò)誤時(shí)， “ERR” 指示燈亮； ④當(dāng)檢測(cè)到異常的情況時(shí)或出現(xiàn) “Watchdog” 定時(shí)故障時(shí)， “ALARM” 指示燈亮。在松下電工公司生產(chǎn)的 FP系列產(chǎn)品中， FP1屬于小型 PLC產(chǎn)品，其中 C24是具有高級(jí)處理功能 的型號(hào)。但是其功能較完善，性能價(jià)格比高，較適合自動(dòng)售貨機(jī)。因?yàn)樗且环N功能很強(qiáng)的小型機(jī)，在設(shè)計(jì)的過程中采用先進(jìn)的方法及組件使其通常只有在大型 PLC 中才具有的功能，且具有其他控制器所不具備的功能。但是對(duì)于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行， PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是外設(shè)隔離的。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的 I/O 刷新期間輸出才會(huì) 發(fā)生變化。由于每一個(gè)掃電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個(gè)掃描周期 PLC 只對(duì)輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 圖 3 PLC的掃描全過程 顯然掃描周期的長(zhǎng)短主要取決與程序的長(zhǎng)短。 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。 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。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。 (5) 輸入輸出 I/O 擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的 I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。輸入接口通過 PLC 的輸入端電氣信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)