【正文】 ，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 17世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是 1904年問世的 “ 郵票明信片自動(dòng)出售機(jī) ” ，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。 50年代， “ 噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī) ” 大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。 1967年， 100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如實(shí)行聯(lián) 機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。 因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對(duì)擴(kuò)大就業(yè)與工作場(chǎng)所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。特別是在 24小時(shí)無(wú)休工作狀態(tài)中的辦公場(chǎng)所，使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。 日本是自動(dòng)售貨機(jī)的天堂。連熟知自動(dòng)售貨機(jī)的美國(guó)游客在日本看到 10臺(tái) 自動(dòng)售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。從不同的種類來看，咖啡茶的自動(dòng)售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的 40%以上；另外，還有冰飲料自動(dòng)售貨機(jī)、聽裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)、辦公咖啡自動(dòng)售貨機(jī)和照片膠粘標(biāo)簽自動(dòng)售貨機(jī)、票類自動(dòng)售貨機(jī)、手機(jī)充電自動(dòng)售貨機(jī)、成人用品自動(dòng)售貨機(jī)、生活用品自動(dòng)售貨機(jī)、煙、方便面自動(dòng)售貨機(jī)等多種。運(yùn)營(yíng)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司在全國(guó)大 約有 800 余個(gè)，而銷售自動(dòng)售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷售的公司大約達(dá)到了 1150個(gè)。 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能 在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。售貨機(jī)的 基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)?，F(xiàn)投入 1 個(gè) 1 元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過 01 商品的價(jià)格時(shí)， 01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同比。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。 5 圖 1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖 PLC 的選型原則 當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后，選擇 PLC 就成為最重要的事情。 對(duì)第一個(gè)問題，首先要 對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量 I/O 和模擬量 I/O 以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。則直流 24V 的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流 220V 的指示燈等。 對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （ 1）功能方面 所有 PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC是否有能力控制任務(wù)。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的 PLC 品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。在使用 PLC 較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。 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(diǎn)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(jiǎn)單。價(jià)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(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)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(shí)，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(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)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(duì)整個(gè)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求， 1968年美國(guó)通用汽 車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)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(chǎng)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(jì)算機(jī) （ 6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng) （ 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(dòng)接觸器，電磁閥等 （ 9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小 （ 10） 用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要） 十項(xiàng)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。可遍程序控制器極其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) PLC 總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 （ 1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使 PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。 （ 2）向大容量、高速度方向發(fā)展 大型 PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了 32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。 （ 3）智能型 I/O模塊的發(fā)展 智能型 I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部 件，它們的 CPU與 PLC的主 CPU并行工作，占用主 CPU的時(shí)間很少，有利于提高 PLC的掃描速度。編程軟件可以對(duì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。在硬件方面，各廠家的 CPU 模塊和 I/O 模塊互不通用。為了解決這一問題， IEC 制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。 （ 6） PLC通信的易用化 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。 （ 8） PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線相 結(jié)合 現(xiàn)場(chǎng)總線 I/O與 PLC可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的 DCS系統(tǒng)。 (10) CPU 的處理速度進(jìn)一步加快 目前， PLC的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的 CPU也不過 80486，將來會(huì)全面使用 64位的 RISC芯片，采用多 CPU進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使 PLC的處理速度達(dá)到納秒級(jí)。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號(hào)。 2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。 3）對(duì)內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。 4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、 watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了警戒時(shí)鐘（ WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證 CPU可靠運(yùn)行。 6）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yǔ)言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只要具有一定的電工和工藝的知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)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(jì)、施工、調(diào)試的周期短 用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 PLC 的主要功能 （ 1）條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。 （ 3）數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 （ 5） A/D與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過 A/D、 D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之 間的轉(zhuǎn)換。 （ 7）過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC的 PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （ 9）遠(yuǎn)程 I/O功能 遠(yuǎn)程 I/O功能是指通過 I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收 輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 （ 11）監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O狀態(tài)。主要包括中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器 RAM和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。 如圖 2所示， PLC控制系統(tǒng)由輸入量 — PLC— 輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。 11 圖 2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 各部分的作用 （ 1） 中央處理器 CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。 ② 采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入 PLC的寄存器中。 ④ 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 （ 2） 存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 （ 3） 輸入輸出接口電路 PLC 通過輸入輸出（ I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。 （ 4） 電源 PLC 的電源是指將外部輸入 的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 的 CPU、 12 存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 （ 6） 設(shè)備通信接口 為了實(shí)現(xiàn)“人 機(jī)”或“機(jī) 機(jī)”之間的對(duì)話， PLC 配有多種通信接口。 （ 7） 編程器 編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。 PLC 的 基本工作原理 PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。 PLC 的掃描全過程如圖 3所示。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 ③ 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC的實(shí)際輸出。掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。由此可見，若輸入變量在 I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。這對(duì)于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會(huì)造成不利影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是