【正文】 、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。 3 PLC 的特點 使用方便，編程簡單 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調試容易。 功能強，性能價格比高 一臺小型 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。 PLC 可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。 PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器 電源 輸入電路 中央處理單元 CPU 編程器 輸出電路 系統(tǒng)程序存儲器 用戶程序存儲器 4 控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 、安裝、調試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調試，輸入信號用小開關來模擬，通過 PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出 信號的狀態(tài)。 ，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 論文研究目標和意義 自動售貨機 自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式， 20 世紀 70 年代自 日本 和歐美發(fā)展起來。在日本， 70%的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的。 在日本全國各地，共設有 550 萬臺自動售貨機（據(jù) 1998 年的統(tǒng)計），銷售額達 6 兆8969 億 4887 萬日元，為世界第一。雖然日本的自動售貨機總臺數(shù)低于 美國 （據(jù) 1997 年的統(tǒng)計為 689 萬臺），但是，從人口占有數(shù)來看卻是世界上最高的，美國平均 35人占有一臺，而日本為 23 人占有一臺。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化要求出現(xiàn) 5 新的流通渠道； 而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化， 24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。主要內(nèi)容是首先整個控制系統(tǒng)的設計思路，從硬件到軟件的資料收集，對一些硬件以及自動售貨機內(nèi)部接線電路都逐一進行了研究學習。因此，在設計 PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： (1) 最大限度地滿足被控對象的控制對象。 (2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，使用及維修方便。 （ 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進，在選擇 PLC 容量時，應適當留有裕量。所謂繼電特性是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個狀態(tài)的特性。例如，電爐溫度調節(jié)中根據(jù)爐溫是否超過規(guī)定值而斷開或接通電源。對于繼電控制型 伺服系統(tǒng) ，繼電控制是指驅動電源的全部電壓按照控制偏差值符號的正負，正向或反向地加到執(zhí)行電動機上。繼電控制中使用的元件并不限于電磁式繼電器，也可用別的手段來實現(xiàn)繼電特性。其他如液壓和氣動閥等也是具有繼電特性的元件。 繼電控制的缺點： 繼電器已應用到家庭及工業(yè)控制的各個領域。但是，這也是隨之 帶來的一些問題。而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。 單片機控制 目前 單片機 滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。 單片機 廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域， PLC 控制 在工業(yè)自動化領域，可編程控制器 (PLC)作為自動控制以成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設備基礎，同時也給工業(yè)控制帶來了前所未有的非凡變化。雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用的繼電器控制設備不會被完全淘汰，但是由于 PLC的出現(xiàn)已經(jīng)改變了工業(yè)控制設計者的設計思想。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣 泛地應用于眾多行業(yè)。 PLC 是建立在單片機上的產(chǎn)品。單片機可以構成各種各樣的應用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可， PLC 是單片機應用系統(tǒng)的一個特例。功率高，可靠性好！ 通過對各種控制的優(yōu)缺點分析，各適用于不同控制要求的場合。要求控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護和改動、屬于單項重復數(shù)少的項目。它少了幾點控制的笨重和單片機控制的復雜性。西門子 PLC多用于大型、超大型的場合。 9 第 4 章 自動售貨機的 PLC 控制系統(tǒng)設計 硬件系統(tǒng)組成 1 主控制板 2 溫控模版 溫度采集加熱制冷等 3 貨幣識別模塊 在投入貨幣之后，系統(tǒng)會用紅外線識別器識別貨幣的面額。在退幣時驅動電機完成退幣動作。 電氣設備的選擇 在整個硬件控制中包括各種電氣設備：斷路器、接觸器、繼電器、隔離開關、熱繼電器、和電動機。 (2)確定容量等級： 接觸器的容量即主觸頭在額定電壓等技術條件下，其額定電流的確定，應注意如下幾點： ①工作制及工作頻率的影響： 選用接觸 器時，應注意其控制對象是長期工作制，還是重復短時工作制。在水泥廠屬于長期工作制，但操作頻率不高，應盡可能選用銀、銀合金或鑲銀觸頭的接觸器，如 CJ20 型系列產(chǎn)品。因此，對接觸器的選擇宜采取降容使用的技術措施。一般涉及到電動機的情況有工作環(huán)境、起動電流、負載性質、工作制、允許的過載能力等。 熱繼電器的正確選用．與電動機的工作制有密切關系。例如，熱繼電器的整定值可等于 — 倍電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后 進行調整。如果每小時操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。 電動機的選用原則： 1）電動機的機械特性、啟動、制動、調速及其它控制性能應滿足機械特性和生產(chǎn)工藝過程的要求，電動機工作過程中對電源供電質量的影響（如電壓波動、謝波干擾等），應在容許的范圍內(nèi)； 2）按預定的工作制、冷卻方 法基輔在情況所確定的電動機功率，電動機的溫升應在限定的范圍內(nèi)； 3）根據(jù)環(huán)境條件、運行條件、安裝方式、傳動方式，選定電動機的結構、安裝、防護形式，保證電動機可靠工作； 4）綜合考慮一次投資幾運行費用，整個驅動系統(tǒng)經(jīng)濟、節(jié)能、合理、可靠和安全。價格分別為 3元、 4 元、 5元、6元、 7元 3時汽水燈亮 4時汽 水、可樂燈亮 5時汽水、可樂、牛奶燈亮等等 ，電動機得電指示燈亮，相應飲料的燈閃。 1元硬幣 三菱 FX2N32 型 PLC 自動售貨機流程圖 12 I/O 分配表 輸入 符號 功能 地址 輸出 符號 功能 地址 SB1 1 元 X0 HL1 汽水顯示燈 Y0 SB2 5 元 X1 HL2 可樂顯示燈 Y1 SB3 10 元 X2 HL3 牛奶顯示燈 Y2 SB4 20 元 X3 HL4 咖啡顯示燈 Y3 SB5 50 元 X4 HL5 紅茶顯示燈 Y4 SB6 汽水按鈕 X5 YV1 汽水電磁閥 Y5 SB7 可以按鈕 X6 YV2 可樂電磁閥 Y6 SB8 牛奶按鈕 X7 YV3 牛奶電磁閥 Y7 SB9 咖啡按鈕 X10 YV4 咖啡電磁閥 Y10 SB10 紅茶按鈕 X11 YV5 紅茶電磁閥 Y11 SB11 退幣按鈕 X12 YV6 退幣電磁閥 Y12 硬件接線圖 13 程序設計 程序設計可分為 6 個部分。 1 啟動清零 M8002 為初始脈沖。自動初始清零。用 ADD 指令作加法運算。 指令表： 4）飲料選擇部分（購買、出貨） Y0：可購買汽水 X5：選擇汽水 Y5：輸出汽水。 3 秒后 貨物排出完畢、相應指示燈停止閃爍。 指令表： 16 6）退幣部分 按下退幣按鈕 X12（機械自鎖按鈕）后，當 D1 大于 1時， M61 得電。執(zhí)行 DECP 指令（減 1）、并輸出。退幣完成后，把 X12 按鈕復位，完成售貨。此段程序首先采用 M8002 進行自動清零。用 ADD 指令進行貨幣的累加并把數(shù)據(jù) 儲存在 D1 數(shù)據(jù)存儲器中。還使用了 T 計時器用于計時。完成整個自動售貨的程序。下面就要說說調試所用到的設備和過程。 2）檢查繼電器的觸點是否有問題。 3）檢查電機是 否能夠正常運轉。 二：軟件調試 1 運行 PLC， D1自動清零。然后汽水顯示燈（ Y0）、可樂顯示燈（ Y1）、牛奶顯示燈（ Y2）、咖啡顯示燈（ Y3）亮。 3 按下可樂購買開關（ X6），后可樂顯示燈（ Y2）閃爍，同時可樂輸出線圈（ Y6）亮。說明可樂排出！按下找零按鈕（ X12）后，退幣線圈（ Y12）得電（亮），表示退出 1 元硬幣。 開始調試程序時在可購買顯 示部分出了點問題。導致我按下退幣按鈕看不見退幣電磁閥的動作。有幾塊錢可以看見電磁閥（燈）閃幾次。 經(jīng)過程序的多次改動和最后的調試，所有功能都實現(xiàn)了。 畢業(yè)設計是對以前所學知識的一次融會貫通的全面檢測；是對學生綜合運用所學過的知識，提高理論聯(lián)系實際的設計與分析計算能力的培養(yǎng)；是對學生圍繞某項專題收集閱讀，分析和運用資料的能力和學生進行獨立工作，科學研究和解決工程實際問題的能力的培養(yǎng)。我多次到主樓 、 科技樓現(xiàn)場和學院的實驗室去參觀學習，了解現(xiàn)場環(huán)境和設備，真正從實際出發(fā)來考慮自己的設計。在設計時，也充分體會到了合作的重要性，培養(yǎng)了自己的團隊精神。在這里，衷心向 指導老師們 說聲謝謝。從這次設計中所學到的許多東西，是以前從書本上所學不到的。再一次對指導老師 們 表示衷心的感謝！ 20 參考文獻 [1]三菱 FX系列 PLC應用技術 /龔仲華編著 .北京：人民郵電出版社， [2]可編程控制器應用技術（第五版）主編：廖常初 [3]PLC電氣控制與組態(tài)設計 .吳中俊編著 .北京：科學出版社， 2021 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