【正文】 tructure of PLC are introduced in detail. An introduction of their typical applications in industrial automation, the latest development trend and system considerations are also introduced. Vending machine system is regarded as a project to design the programmable logic controller practical system. The applied system design of water treatment system is finished by the use of FP1 C24 programmable logic controller and ForceControl . Controlling software about this system are designed, While emulation research are done in the lab. Good succession and high reliability of real production process control due to the use of programmable logic controller are available. The analog test method given in the paper may be applied to lab teach. Subject TermsProgrammable logic controller,Forcecontrol，Simulation，vending machine目 錄 第一章 可編程控制器的基本知識…………………………………………5 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展…………………………………………………………5 可編程序控制器的特點和應用………………………………………………….. …..6 可編程序控制器與其他工業(yè)裝置的比較……………………………………………8 可編程控制器的應用場合…………………………………………………………….9 可編程控制器的發(fā)展趨勢……………………………………………………………10第二章 可編程控制器的組成和基本原理…………………………………11 可編程控制器組成的控制系統(tǒng)……………………………………………………12 可編程控制器的組成………………………………………………………………..13 可編程控制器的基本工作原理………………………………………………………..14 PLC的幾種編程語言………………………………………………………………..15 立石公司C系列P型機的基本特征…………………………………………………18 松下電工可編程控制器產(chǎn)品－FP1介紹……………………………………………19 可編程控制器的編程編制……………………………………………………………21第三章 松下電工PLC編程工具及三維組態(tài)軟件的介紹……………………21 松下電工PLC編程工具簡介……………………………………………………….21 監(jiān)控組態(tài)軟件簡介…………………………………………………………………22第四章 基于PLC原理的自動售貨機的設計………………………………25 仿真系統(tǒng)組成……………………………………………………………………....25 自動售貨機功能分析…………………………………………………………………25 設計任務的確定………………………………………………………………………27 程序設計部分…………………………………………………………………………27 仿真界面的設計………………………………………………………………………31 仿真界面中各變量的定義……………………………………………………………32 數(shù)據(jù)連接………………………………………………………………………………32 自動售貨機PLC梯形圖………………………………………………………………35 助記符語言……………………………………………………………………………40結束語………………………………………………………………………………………………49參考文獻…………………………………………………………………………………………50第一章 可編程控制器的基本知識第一節(jié) 可編程控制器產(chǎn)生與發(fā)展 可編程控制器問世于1969年。對它們在工業(yè)自動化中的典型應用、最新的技術發(fā)展趨勢也作了介紹。摘 要在今天的工業(yè)生產(chǎn)中，可編程序控制器已經(jīng)成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的關鍵。本文簡要介紹了有關可編程序控制器的一些基礎知識和三維力控組態(tài)軟件的簡單應用，而且，還介紹了可編程控制器的技術特點，并重點在硬件、軟件和組態(tài)軟件方面進行了介紹。在這次畢業(yè)設計中，我以PLC原理為基礎、利用三維仿真力控軟件設計了自動售貨機系統(tǒng)，利用松下編程軟件FPWINGR編制了相應的PLC應用控制程序并進行了調(diào)試和三維力控組態(tài)軟件ForceControl編制了自動售貨機系統(tǒng)，完成了設計的基本要求.采用可編程序控制器進行實際生產(chǎn)過程控制，順序嚴格，可靠性高。20世紀60年代末期，當時美國的汽車制造工業(yè)非常發(fā)達，競爭也非常激烈。這樣不但造成設備的極大浪費，而且新系統(tǒng)的接線也非常費時。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器的挑戰(zhàn)，1968年美國的General Motors（GM）公司，為了適應產(chǎn)品品種的不斷更新、減少更換控制系統(tǒng)的費用和周期，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標：（1） 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；（2） 維護方便，最好是插件式；（3） 體積小于繼電器控制柜；（4） 可靠性高于繼電器控制柜；（5） 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；（6） 輸入可以是交流115V；（7） 輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動電磁閥等；（8） 在成本上可與繼電器控制柜競爭；（9） 在擴展時，原系統(tǒng)只需要很小變更；（10） 用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。如果說各種電控制器、電子計算機技術的發(fā)展是可編程序控制器出現(xiàn)的物質基礎，那么GM十條就是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因。它既具有繼電控制系統(tǒng)的外部特性,又有計算機的可編程性、通用性和靈活性,它開創(chuàng)了自動控制設備的新局面。70年代中期,隨著大規(guī)模集成電路和微型計算機技術的發(fā)展,美國,日本,德國等把微處理器引入PLC,使可編程邏輯控制器有更多的計算機功能,不僅用軟件編程取代了硬連線邏輯,還增加了數(shù)字運算,數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能,并求做到了小型化。80年代國外工業(yè)界把引進了微處理器的可編程邏輯控制器只是命名為可編程控制器(Programmable Controller),簡稱PLC。1985年1月國際電工委員會對可編程序控制器給出了如下定義:可編程序控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。可編程序控制器及其有關設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴充的原則設計。目前,美國處于領先的地位,著名的生產(chǎn)廠有德州公司、通用公司、歌德公司、數(shù)字設備公司等。德國的西門子公司、荷蘭的飛利浦公司、瑞典的通用公司及英國、法國等都生產(chǎn)自己的PLC。PLC在我國大多數(shù)工業(yè)部門得到應用,已經(jīng)取得顯著的經(jīng)濟效益并正在迅速推廣。1． 可靠性高PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件的設計制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。高可靠性是PLC成為通用自動控制設備的首選條件之一。3． 通用性好，具有在線修改能力PLC的硬件采用模塊化結構，可以靈活的組態(tài)以適應不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路是由軟間編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產(chǎn)帶來了“柔性”，具有慣犯的工業(yè)通用性。同時，用軟件編程代替了機電控制的硬連線，大大的減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大的縮短了施工周期。5． 體積小由于采用了微型計算機技術，使PLC達到了小型和超小型化，很容易裝入機械設備內(nèi)部，便于實現(xiàn)機電一體化。第三節(jié) 可編程控制器與其它工業(yè)控制裝置的比較 1. PLC與集散控制系統(tǒng)PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能是以數(shù)字量的順序控制為主。集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主?？梢?，不論是PLC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，始終是互相滲透，互相補充。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回路控制功能，同時也有順序控制功能。2. PLC與工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機是指能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算機系統(tǒng)。但是，使用工業(yè)控制機的人員的技術水平要求較高，一般具有一定的計算機專業(yè)知識。PLC是專為工廠現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的，結構上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場使用有很高的可靠性；PLC是由電氣控制廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的人員易學易懂，易于推廣。第四節(jié) 可編程控制器的應用場合隨著電子技術的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。PLC已經(jīng)躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大產(chǎn)柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的主導地位。可用PLC來取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。如化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制。早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。PLC的運動控制空能廣泛地用于各種機械，如金屬切削機床、電梯等。PLC通過模擬量I/O模塊實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D、D/A轉換，并對模擬量進行閉環(huán)PID控制。PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應用于加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備；還應用于化工等行業(yè)。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考之相比較，也可以方便的傳送到別的只能裝置，或者將它們打印制表。（4）過程控制過程控制是通過配用A/D、D/A轉換模塊及智能PID模塊實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量進行單回路或多回路閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，使這些物理參數(shù)保持在設定值上。（5）多級控制多級控制是利用PLC的網(wǎng)絡通信功能模塊及遠程I/O控制模塊實現(xiàn)多臺PLC之間的鏈接、PLC與上位計算機的鏈接，以達到上位計算機與PLC之間及PLC與PLC之間的指令下達、數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)共享，這種由PLC進行分散控制、計算機進行集中管理的方式，能夠完成較大規(guī)模的復雜控制，甚至實現(xiàn)整個工廠生產(chǎn)的自動化。 PLC的發(fā)展主要由兩個趨勢：其一是向體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的PLC發(fā)展，使之適應于復雜單機，數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求。二． 開發(fā)各種智能模塊，增強過程控制功能智能I/O模塊是以微處理器為基礎的功能部件，它們的CPU與主CPU并行工作，占用主機CPU的時間很少，有利于提高PLC的掃描速度。由于智能I/O的應用，使過程控制功能大為增強，某些PLC的過程控制還具有自適應、參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時間減少，控制精度提高。大型PLC采用功能很強的微處理器和大容量存儲器，將邏輯控制、模擬量控制、數(shù)學運算和通訊功能緊密地結合在一起。四． 通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使PLC與PLC之間、PC與計算機之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。目前，PLC與PLC之間的網(wǎng)絡是各廠家專用的。五． 發(fā)展新的編程語言，增加容錯功能改善和發(fā)展新的編程語言、高性能的外部設備和圖形監(jiān)控技術構成的人/機對話技術，除梯形圖、流程圖、專用語言指令外，增加BASIC語言的編程功能。第二章 可編程控制器的組成與基本原理可編程控制器是工業(yè)專用微機控制裝置，具有典型的計算機結構。第一節(jié) 編程控制器組成的控制系統(tǒng)由可編程控制器作為控制器構成的自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)開關量的控制，也可實現(xiàn)模擬量控制；可實現(xiàn)斷續(xù)控制，也可構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 圖 PLC組成的控制系統(tǒng) 1． 輸入設備輸入設備的作用是產(chǎn)生輸入控制信號送入可編程控制器。控制開關可以是按鈕限位開關、行程開關、光電開關、繼電器和接觸器的接點等。另外，常用的輸入設備還有接點狀態(tài)編程器和通信接口以及其它計算機等。常用的輸出設備包括電磁開關、直流電動機、功率步進電機、交流電動機、電磁閥、電磁繼電器、電磁離合器和加熱器等。3． 可編程控制器可編程控制器在控制系統(tǒng)中起控制器的作用。4． 外圍設備外圍設備可完成用戶與可編程控制器對話、程序的存儲及打印等功能。另外，外圍設備還有復印機、個人計算機等。外圍設備在很大程度上決定了可編程控制器的發(fā)展。如圖為可編程控制器的結構框圖。但它與繼