【正文】 的反應(yīng)。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。 圖 1 自動售貨機(jī)工作流程圖 4 PLC的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng) .由于它結(jié)構(gòu)簡單。價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位 .但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點：設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難與實現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差 . 20 世紀(jì) 60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激 烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個開展系統(tǒng)重新配置 .為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求， 1968 年美國通用汽車公司公開向社會招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是： （ 1） 編程方便，可現(xiàn)場修改程序 （ 2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu) （ 3） 可靠性高于繼電器控制裝置 （ 4） 體積小于繼電器控制盤 （ 5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機(jī) （ 6） 成本可與繼電器控制盤競爭 （ 7） 輸入可以是交流 150V 以上 （ 8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A以上，可直接驅(qū)動接觸器，電磁閥等 （ 9） 擴(kuò)展時原系 統(tǒng)改變最小 （ 10） 用戶存儲器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時汽車裝配過程的需要） 十項指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 PLC 的功能不斷增加，將原來大、中型 PLC才有的功能部分地移植到小型 PLC上。另外，存儲容量大大增加。 （ 4）基于 PC的編程軟件取代編程器 隨著計算機(jī)的日益普及，越來越多的 用戶使用基于個人計算機(jī)上的編程軟件。 （ 5） PLC 編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 與個人計算機(jī)相比， PLC 的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。 PLC 的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。標(biāo)準(zhǔn)中共有 5種編程語言，允許編程者在同 一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。 （ 7）組態(tài)軟件與 PLC 的軟件化 個人計算機(jī)（ PC）的價格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。 （ 9）開發(fā)新型特殊功能模塊 I/O 組件可以提高 PLC 的 智能化、高密集度和增大處理能力。 6 PLC 的特點 （ 1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。 （ 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)。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可在短時間內(nèi)學(xué)會。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 （ 5）設(shè)計、施工、調(diào)試、的周期短 用繼電接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和 接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。 （ 6）體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 （ 7）易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 7 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。其內(nèi)部也是采用總線結(jié) 構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。由此可見， PLC 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。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。 8 圖 3 PLC的掃描全過程 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。由于每一個掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個掃描周期 PLC 只對輸入、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。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 刷新期間輸出才會發(fā)生變化。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進(jìn)行， PLC在一個工作周期的大部分時間里實際上是外設(shè)隔離的。但是對于控制時間要求較嚴(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。 ① 初始狀態(tài)。 ② 投幣狀態(tài)。 ③ 購買 狀態(tài)。取走商品后出貨框消失。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。 到此為止，自動售貨機(jī)的一個完整工作過程結(jié)束。所要完成的任務(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)的程序設(shè)計， 即在上述功能分析的基礎(chǔ)上，有針對性地進(jìn)行設(shè)計 。 （ 1） 運行初期電子標(biāo)簽價格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計 仿真系統(tǒng)運行初期，要由 PLC 向仿真畫面相應(yīng)對象傳遞已經(jīng)存儲好的價格，還要給投入顯示、消費顯示及余額顯示存儲器清零，同時也要給存儲退幣幣值 10 的存儲器清零。所定義的變量如表 1所 示。 圖 5 運行初期電子標(biāo)簽價格的內(nèi)部傳遞程序 在梯形圖程序圖 5中，系統(tǒng)初始化時，通過運行初期閉合繼電器 R9013 在第一次 11 掃描時將數(shù)值傳遞給上位機(jī)。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。先建立變量表，在編寫程序。對應(yīng)的梯形圖程序如圖7 所示 。 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 來實現(xiàn)的。 圖 7 投幣過程梯形圖 （ 3）價格比較過程 價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸出 12 一個信號 提示可以購買。所建立的變量表如表 3所示 。 在梯形圖 8中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比較，用了一個特殊內(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格， R900A 是大于價格， R900B 是等于標(biāo)志。 R9010 F60 CMP , WR3 , WR4 R900A Y0 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR5 R900A Y1 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR6 R900A Y2 R900B 13 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 價格比較過程梯形圖 （ 4）選擇商品過程 當(dāng)投入的幣值可以購買某種商品時，按下相應(yīng)的“選擇”按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時消費顯示欄中顯示出已經(jīng)消費掉的金額，余額也將扣除已消費的幣值，接著余額繼續(xù)與價格相比較，判斷是否能繼續(xù)購買。建立的變量表如表 4所示。 14