【正文】 統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。 圖 自動售貨機工作流程圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 2 PLC 的選型原則 當某一個控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后，選擇 PLC 就成為最重要的事情。 對第一個問題， 首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的 I/O 點找出來，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。因為 PLC 的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。則直流 24V 的負載只能使用其他的輸出端了。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負 載，比如使用交流 220V的指示燈等。 對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： （ 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)。這就要求用戶對市場上流行的 PLC 品種有一個詳細的了解，以便做 出正確的選擇。在使用 PLC 較多的情況下，這樣的差價當然是必須考慮的因數(shù)。 PLC 的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀 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 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 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 3 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，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 （ 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） 擴展時原系統(tǒng)改變最小 （ 10） 用戶存儲器至少能擴張到 4KB（適應(yīng)當時汽車裝配過程的需要） 十項指標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。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)成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。這也是區(qū)別與一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。 PLC 的發(fā)展趨勢 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、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格，使 PLC 結(jié)構(gòu)更為 湊，相當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，可同時進行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強了過程控制和數(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 的時間很少，有利于提高 PLC 的掃描速度。編程軟件可以對 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)置各框架各個插槽上模塊的型號、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準。 （ 6） PLC 通信的易用化 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個人計算機和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散控制和集中控制。 （ 8） PLC 與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線 I/O 與 PLC 可以組成功能強大的、廉價的 DCS 系統(tǒng)。 (10) CPU 的處理速度進一步加快 目前， PLC 的處理速度與計算機相比還比較慢，其高的 CPU 也不過 80486，將來會全面使用 64 位的 RISC 芯片，采用多 CPU 進行處理、分時處理或分任務(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 的處理速度達到納秒級。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 5 信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、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。 2）濾波：這是抗干擾的另一個主要措施。 3）對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，以減少外界干擾，保護供電質(zhì)量。 4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、 watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘（ WDT）規(guī)定時間（預(yù)示程序進入了死循環(huán)） ，立即報警，以保證 CPU 可靠運行。 6）對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進行電池備份，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械觸點，以保障高可靠性。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強 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)學會。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、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 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 6 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，進行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。 （ 6）體積小，維護操作方便 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 能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運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 控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （ 9） 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 （ 11） 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中 的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強制 I/O 狀態(tài)。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴展接口、外部設(shè)備接口等。 如圖 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、模擬信號、傳感器檢測 的各種信號均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。 PLC 各部分的作用 (1) 中央處理器 CPU 是由控制器和運算器組成的?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個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。 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 8 圖 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 (2) 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，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、存儲器、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) 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 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)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。掃描周期越長，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相應(yīng)地發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往 往要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 10 第 2 章 松下電工 PLC 編程工具介紹 松下電工 PLC 編程工具簡介 概述 日本松下電工公司開發(fā)的 PLC 編程軟件有三種： ① DOS 環(huán)境下使用的 NPSTGR ② Windows 環(huán)境下 FPSOFT ③ Windows 環(huán)境下 FPWINGR ● NPSTGR 采用的是典型的 DOS 界面。因 NPSTGR 開發(fā)的比較早，對近幾年生產(chǎn)的 FPO、 FP2 等系列 PLC 不支持。具有中、英文兩種版本。 ● FPSOFT 軟件是早期開發(fā)的，它的出現(xiàn)開創(chuàng)了 Windows 環(huán)境的 PLC 編程軟件的先河。通過單擊輸入欄中的 [Enter]或按鍵盤中的 [Enter]鍵確認輸入內(nèi)容。 ② 用功能鍵 “F1”～ “F12”與 “SHIFT” 的組合實現(xiàn)指令輸入。 各個按鈕左下角的數(shù)字表示所對應(yīng)的功能鍵號。第 1 段的操作只需按功能鍵即為有效。第 3 段中分布的是功能的快捷鍵。 (a) 在功能鍵欄中輸入 [F1]、 [F2]、 [F4]、 [F8]或 [SHIFT]+[F1]（ [F2]、 [F8]）時，將顯示觸點線圈的基本指令如下圖： X：輸入外部輸入 Y：輸入外部輸出 R：輸入內(nèi)部繼電器 L：鏈接繼電器 P：脈沖繼電器 T：定時器觸點 C：輸入計數(shù)器觸點 E：輸入錯誤警告繼電器 比較：輸入數(shù)據(jù)比較指令 NOT/： 將到光標位置為止的運算結(jié)果反轉(zhuǎn) INDEX：輸入索引修飾 №清除： 清除輸入?yún)^(qū)段中的設(shè)備編號 ↑↓：用于上升沿檢出 /下降沿檢出的圖形符號。 (b) 在功能鍵欄中輸入 [F5]時，將顯示定時器 /計數(shù)器指令 (TM/CT)。 D： 在進行雙字 (32 位 )比較指令時輸入 =： 相等比較時輸入 ： 大于比較時輸入 ： 小于比較時輸入 (d) 在功能鍵欄中輸入 [F6]、 [SHIFT]+[F6]或 [SHIFT]+[F9]時，將顯示高級指令列表。 PFUN：微分執(zhí)行型指令，按 Shift + [F6]鍵。按指令的序號排列。選擇 [OK]，指令出現(xiàn)在編輯畫面中。 這時功能鍵欄變?yōu)橄聢D。計數(shù)器的設(shè)定值 ) EV：輸入 EV (定時器 №清除： 清除輸入?yún)^(qū)段中的設(shè)備編號 (e)在功能鍵欄中輸入 [F9]時，將顯示指定索引。 在進行程序轉(zhuǎn)換處理時，有以下幾點限制： 1) 程序行數(shù)的限制 一次可轉(zhuǎn)換的程序行數(shù)須在 33 行以內(nèi)。 3)OR 指令數(shù)的限制 連續(xù)輸入的 OR 指令數(shù)量不能超過 33 個。 5)PSHS 指令數(shù)的限制 常州信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 14 可連續(xù)