自动售货机PLC控制系统设计 - 图文

安徽矿业职业技术学院

毕业设计（论文）

（20 13届）

题 目 自动售货机PLC控制系统设计 指导教师 院 系 机电工程系 班 级 机电一体化102 学 号 姓 名

二〇13 年 月 日

I

总目录

一、 设计任务书 二、 开题报告 三、 毕业论文内容

安徽矿业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

（20 13届）

题 目 自动售货机PLC控制系统设计 指导教师 院 系 机电工程系 专 业 机电一体化 班 级 102 学 号 姓 名

2013 年 月 日至2013 年 月 日共 周

III

一、论文（设计）方向：自动售货机PLC控制系统设计 二、主要参考资料：

1 程周 《可编程序控制器原理与应用 》 北京：高等教育出版社， 2003年 2 王永华 《现代电气控制及PLC 应用技术.》北京：北京航空航天大学出版社，2000 3 周美兰，周封，忘岳宇 《PLC电气控制与组态设计》 北京：科学出版社，2003 4 吴建强，姜三勇《可编程控制器原理及应用》哈尔滨工业大学出版社，2000 5 吴中俊，黄永红《可编程序控制器原理及应用》北京：机械工业出版社，2003 6 张万忠，刘明芹《电器与PLC控制技术》北京：化学工业出版社。2003 7 王兆义 《可编程序控制器教程》北京：机械工业出版社，2001 8. 练伟新 基于PLC自动售货机电控系统改造 《电气时代》2006年 9. 钱林利 PLC控制系统运行扰动的分析与探讨 《信 息 科 学》 2006年

10. 李振胜 在工业自动化生产过程中PLC控制系统的设计方法 《工业仪表与自动化装置》2007年

11.史国生 《电气控制与可编程控制器技术》2版 北京：化工工业出版社 2005年 12. Babb .PLC users get some new packaging options. Control Engineering.V41 (3),Mar 1994

三、课题的内容和任务要求：

1.熟悉课题，明确本课题的任务与要求； 2.收集查询与本课题有关系的文献资料,写出开题报告书； 3.拟定进行课题的技术路线 ； 4.熟悉自动售货机装置的控制流程与控制要求； 5画出自动售货机控制过程的流程图； 6.确定控制的I/O端数,并画出控制端连接图； 7.根据 I/O端数目,选择PLC型号； 8.对I/O端进行分配； 9.画出控制线路图及控制逻辑梯形图； 10.根据逻辑梯形图进行系统程序设计； 11.进行系统控制实验,并对实验结果分析； 12.撰写毕业论文； 13.准备毕业论文答辩

四、毕业论文（设计）进度安排： 起 讫 日 期 工 作 内 容 分析任务、进行现状调查和资料收集工作 完成毕业论文任务书与毕业论文开题报告 资料研究、抑制干扰原理研究，论文构思，罗列方法 提出观点，方法论证，形成初稿 规范格式，形成论文全稿 修改论文，撰写答辩报告（提纲）、准备答辩 前期检查 中期检查 答辩资格审查 备 注 学生（签名）： 年 月 日 指导教师（签名）： 年 月 日 系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 组长（签名）

年 月 日 系毕业论文工作领导小组审核意见： 主管领导（签名）

年 月 日

V

安徽矿业职业技术学院

高职学生课题（设计）开题报告

自动售货机PLC控制系统设课 题 姓 名 专 业 学 号 系 （部） 计 机电一体化 机电工程系 2013 指导教师 提交时间

一、本课题设计可行性分析 从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。 从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。 据说世界上最早的自动售货机出现在公元前3世纪，那是埃及神殿里的投币式圣水出售机。17世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。在自动售货机历史的长河中，日本开发出实用型的自动售货机，那是在进入本世纪后的事。日本第一台自动售货机是1904年问世的“邮票明信片自动出售机”，它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。自动售货机的真正普及是在第二次世界大战以后。50年代，“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎，果汁被注入在纸杯里出售。后来，由于美国的饮料大公司进入日本市场，1962年，出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。1967年，100日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展。 现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15％的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。 自动售货机是劳动密集型社会向技术密集型社会发展的必然趋势又因为其给人们的生活带来诸多便利，故选择此课题对其运行的软硬件的设计进行研究。

二、本课题设计的关键问题及解决问题的思路： 1、控制原理与控制方案 2、硬件设计 3、软件设计 本文介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。 关键词 自动售货机；可编程序控制器；梯形图 VII

三、本课题设计纲要（或思路）： 第一部分： 1 自动售货机的简介 2 自动售货机的系统结构 3 中央控制元件设计 4 货币识别系统 5 货物选择系统 6 出货及显示花钱数系统 7 找钱及显示找钱数系统 8 出错报警系统 第二部分： 1.完成系统组态或硬件配置. 2.进行编程元件的地址分配. 3.画输入/输出接线图及相关的图纸. 4.设计梯形图的控制程序. 5.编制系统的操作说明. 6.自动售货机系统的注意事项 四、主要参考文献： 1 程周 《可编程序控制器原理与应用 》 北京：高等教育出版社， 2003年 2 王永华 《现代电气控制及PLC 应用技术.》北京：北京航空航天大学出版社，2000 3 周美兰，周封，忘岳宇 《PLC电气控制与组态设计》 北京：科学出版社，2003 4 吴建强，姜三勇《可编程控制器原理及应用》哈尔滨工业大学出版社，2000 5 吴中俊，黄永红《可编程序控制器原理及应用》北京：机械工业出版社，2003 6 张万忠，刘明芹《电器与PLC控制技术》北京：化学工业出版社。2003 7 王兆义 《可编程序控制器教程》北京：机械工业出版社，2001 8. 练伟新 基于PLC自动售货机电控系统改造 《电气时代》2006年 9. 钱林利 PLC控制系统运行扰动的分析与探讨 《信 息 科 学》 2006年 10. 李振胜 在工业自动化生产过程中PLC控制系统的设计方法 《工业仪表与自动化装置》2007年 11.史国生 《电气控制与可编程控制器技术》2版 北京：化工工业出版社 2005年 12. Babb .PLC users get some new packaging options. Control Engineering.V41 (3),Mar 1994 五、指导教师审核意见：

指导教师签字： 年 月 日 六、教研室评议意见： 教研室主任签字： 年 月 日

IX

目录

第一章 前言

第二章 自动售货机介绍 2.1自动售货机功能分析 2.1.1 自动售货机的基本功能 2.2 PLC的选型原则 2.3 PLC的概述 2.3.1 PLC的产生 2.3.2 PLC的定义 2.3.3 PLC的发展趋势 2.3.4 PLC的特点 2.3.5 PLC的主要功能 2.4 PLC的基本结构及原理 2.4.1 PLC的系统结构 2.4.2 PLC各部分的作用

2.5 三菱可变成序控制器产品—FX2n系列介绍 第三章 PLC系统设计

3.1 可编程序控制系统设计的基本原则 3.1.1 控制系统设计原则

3.1.2 控制系统设计的基本内容

3.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤及内容 3.1.4 程序设计的步骤 3.1.5 编写梯形图的注意事项 第四章 自动售货机PLC程序设计 4.1自动售货机的设计过程分析 4.1.1试验状态假设 4.1.2一次交易过程分析 4.2 分步程序设计 4.2.1 PLC程序设计 4.2.2设计

第五章 控制系统分析与特点 5.1控制系统的性能分析 5.2控制系统的设计特点 第六章 结束语 参考文献 致谢

XI

第一章 前言

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。

据说自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。1942年，在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。1950年。英国食品杂货行有500家采用自动售货机售货。1969年，采用自动售货机售货的商家增加到23000家，销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、食品等多个方面。进入70年代后，约有40多万家香烟、饮料店采用自动售货机。1980年英国有50余万台自动售货机，年销售额达8.81亿英镑。70年代后，日本、美欧等发达国家和地区自动售货机迅猛的发展，短短30年，发达国家自动售货机产业已发展到相当大规模。自动售货机被广泛地布放于车站、油站、码头、机场、宾馆、写字楼、娱乐场所及大街小巷和公路旁，人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展，由原来只能出售有限商品品种，转变为继百货公司、超级市场、便民店之后，以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态。

现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15％的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。

因经济复苏缓慢，社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为关注。自动售货机不仅保障了惬意的工休时间，也是最廉价、提高职工工作效率最有效的手段。特别是在24小时无休工作状态中的办公场所，使用独具魅力的迷你型饮料冲饮机，解决了不间断提供咖啡饮品服务的问题，这种服务加速了自动售货机与咖啡饮品服务的融合。1999年的全美自动售货机协会和全美咖啡服务协会的合并使人们更直观地看到了这种融合现

1

象。

日本是自动售货机的天堂。除鸡蛋、米饭之外，报纸、杂志、一次性相机、干电池、磁带、刮胡刀、袜子、花及宠物食品等各种商品都通过自动售货机进行销售。连熟知自动售货机的美国游客在日本看到10台自动售货机排成一列的景象后，也是连声称奇。

韩国大约有78万台自动售货机，是除了日本、美国、英国之外自动售货机使用数量最多的国家。从不同的种类来看，咖啡茶的自动售货机约占全部售货机的40%以上；另外，还有冰饮料自动售货机、听装饮料自动售货机、办公咖啡自动售货机和照片胶粘标签自动售货机、票类自动售货机、手机充电自动售货机、成人用品自动售货机、生活用品自动售货机、烟、方便面自动售货机等多种。主要的设置场所包括学校、楼房、公共机关、地铁等，公共汽车站、公园、体育场、展示场、工厂等。运营自动售货机产业的公司在全国大约有800余个，而销售自动售货机原料、商品流通、机械销售的公司大约达到了1150个。

第二章 自动售货机介绍

2.1自动售货机功能分析

这部分阐述了自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操

作规程，并介绍了自动售货机运行系统种所包括的人工操作步骤。

2.1.1 自动售货机的基本功能

在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。举一个简单的例子来说明，例如：售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为2.60元，02商品为3.50元，其余类推。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。自动售货机的工作流程图如图1所示。

2

图1 自动售货机工作流程图

2.2 PLC的选型原则

当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面要选择多大容量的PLC ,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。

对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流220V的负载负载使用。则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。

对第二个问题，则有以下几个方面要考虑： 1．规模要适合

输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依

3

据。首先要确保有足够的输入、输出点数，并留有一点的余地（要有10%的备用量）。如果只是为了实现单机自动化，或机电一体化产品，可选用小型PLC。如果控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备较分散，可以选用中型或大型PLC。

还应确定拥护程序存储器的容量。一般粗略的估计方法是：（输入+输出）×（10~12）=指令步数。特别要注意因控制较复杂，数据处理量较大，可能出现存储量不够的问题。

2．功能要相当，结构要合理

对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能满足要求。

对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，应选用带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机。

对于控制比较复杂，控制性能要求较高的系统，例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度，选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。

对于工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，选用整体式结构PLC。其他情况则选用模块式结构PLC。

3．输入、输出功能及负载能力的选择

选择哪一种功能的输入、输出形式或模块，取决于控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和技术要求，选用具有相应功能的模块。为了提高抗干扰能力，输入、输出均应选用具有光电隔离的模块。对于输出形式，分为无触点和有触点两种形式。无触点输出大多使用大功率三级管（直流输出）或双向可控硅（交流输出）电路，其优点是可靠性高、响应速度快、寿命长，缺点是价格高、过载能力差。有触点输出是使用继电器触点输出，其优点是使用电压范围宽、导通压降损失小、价格便宜，缺点是寿命短、响应速度慢。

此外，还应考虑输入、输出的负载能力，要注意承受的电压值和电流值。应该指出的是，输出电流和导通负载电流值是不同概念。输出电流值是指美意个输出点的驱动能力。导通负载电流值是指整个输出模块驱动负载是所允许的最大电流值，即整个输出模块的满负荷能力。

4．使用环境条件

在选择PLC时，要考虑使用现场的环境条件是否符合他的规定。一般考虑的环境条件有：环境温度、相对湿度、电源允许波动范围和抗干扰等指标。

2.3 PLC的概述

2.3.1 PLC的产生

20世纪20年代起，人们把各种继电器。定时器。接触器及其触点按一定的逻辑关系

4

连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统.由于它结构简单。容易掌握。价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差.

20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置.为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司公开向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是： （1） 编程方便，可现场修改程序 （2） 维修方便，采用插件式结构 （3） 可靠性高于继电器控制装置 （4） 体积小于继电器控制盘 （5） 数据可直接送入管理计算机 （6） 成本可与继电器控制盘竞争 （7） 输入可以是交流150V以上

（8） 输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等 （9） 扩展时原系统改变最小

（10） 用户存储器至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要）

十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式，实现大规模生产线的流程控制。

2.3.2 PLC的定义

美国国际电工委员会（IEC）在1987年对可编程序控制器做出如下定义：可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

定义强调了PLC应直接应用与工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别与一般微机控制系统的一个重要特征。

定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，他也是一种计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩

5

充”。

2.3.3 PLC的发展趋势

PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面。

（1）向小型化、专用化、低成本方向发展

随着微电子技术的发展，新型器件大幅度的提高功能和降低价格，使PLC结构更为凑，相当与一本精装本书的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。

（2）向大容量、高速度方向发展

大型PLC采用多微处理器系统，有的采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外，存储容量大大增加。

（3）智能型I/O模块的发展

智能型I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们的CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间很少，有利于提高PLC的扫描速度。

（4）基于PC的编程软件取代编程器

随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计算机上的编程软件。编程软件可以对PLC控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通行接口的参数等。

（5）PLC编程语言的标准化

与个人计算机相比，PLC的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。在硬件方面，各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用。PLC的编程语言和指令系统的功能和表达式也不一致，因此各厂家的可遍程序控制器互不兼容。为了解决这一问题，IEC制定了可遍程序控制器标准。标准中共有5种编程语言，允许编程者在同一程序中使用多种编程语言，这使编程能够选择不同的语言来适应特殊的工作。

（6）PLC通信的易用化

PLC的通信联网功能使它能与个人计算机和其他智能控制设备交换数字信息，使系统形成一个统一的整体，实现分散控制和集中控制。

（7）组态软件与PLC的软件化

个人计算机（PC）的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。

（8）PLC与现场总线相结合

现场总线I/O与PLC可以组成功能强大的、廉价的DCS系统。 （9）开发新型特殊功能模块

I/O组件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大处理能力。 (10) CPU的处理速度进一步加快

6

目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，其高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可使PLC的处理速度达到纳秒级。

2.3.4 PLC的特点

（1）抗干扰能力强，可靠性好

PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。具体措施主要有以下几个方面：

1）隔离：这是抗干扰的主要措施之一。PLC的输入、输出接口电路一般采用光电耦合器来传递信号。这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间避免了电的联系，可有效的抑制外部干扰源对于PLC的影响，同时防止外部高电压串入，从而减少故障和误操作。

2）滤波：这是抗干扰的另一个主要措施。在PLC的电源电路和输入/输出电路中设置了多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效的抑制。

3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保护供电质量。另外使输入输出接口电路电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。

4）内部设置了连锁、环境检测与诊断、watchdog（“看门狗”）等电路，一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT）规定时间（预示程序进入了死循环），立即报警，以保证CPU可靠运行。

5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采用信息保护和恢复措施。

6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。 7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。 8）以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。而采用循环扫描的工作循环方式，也提高了抗干扰能力。

（2）控制系统结构简单，通用性强

PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。 （3）编程方便，易于使用

PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。

（4）功能完善

PLC的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄

7

存器、中间寄存器等。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。

（5）设计、施工、调试、的周期短

用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。

（6）体积小，维护操作方便

PLC体积小，质量轻，便于安装。PLC的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。

（7）易于实现网络化

PLC可连成功能很强的网络系统。 （8）可实现三电一体化

PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体，可

以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。

2.3.5 PLC的主要功能

1.条件控制功能

条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种逻辑连接，进行开关控制。 2.定时/记数控制功能

定时/记数控制功能指用PLC提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数控制，以取代时间继电器和记数继电器。 3.数据处理功能

数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算以及编码和译码等操作。 4.步进控制功能

步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。 5.A/D与D/A 转换功能

A/D与D/A 转换功能是指通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。 6.运动控制功能

运动控制功能是指通过高速记数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴运动控制。 7.过程控制功能

过程控制功能是指通过PLC的PID控制指令或模块实现对温度、压力、速度、流量

8

等物理参数的闭环控制。 8.扩展功能

扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制功能。 9.远程I/O功能

远程I/O功能是指通过I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制，接收输入信号、传出输出信号。 10.通信联网功能

通信联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位机的链接等，实现远程I/O控制或数据交换，以完成较大规模系统的复杂控制。 11.监控功能

监控功能是指PLC能监视系统各部分的进行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中的定时器、记数器等设定值或强制I/O状态。

2.4 PLC的基本结构及原理

2.4.1 PLC的系统结构

目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。

如图2所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。

9

图2 PLC硬件结构图

2.4.2 PLC各部分的作用

(1) 中央处理器

CPU是由控制器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能如下：

① 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 ② 采集由现场输入装置送来的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。

③ 按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作。

④将存于寄存器中的处理结果送至输出端。 ⑤应各种外部设备的工作请求。 (2) 存储器

PLC的存储器分为两大部分：

一大部分是系统存储器，用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。 二大部分是用户存储器，包括用户程序存储区及工作数据存储区。 (3) 输入输出接口电路

PLC通过输入输出（I/O）接口电路实现与外围设备的连接。输入接口通过PLC的输入端子接受现场输入设备的控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。

10

(4) 电源

PLC的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。 (5) 输入输出I/O扩展接口

若主机单元的I/O点数不能满足输入输出点数需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机单元相连接。 (6) PLC的基本工作原理

PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图3所示。

① 输入刷新阶段

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。

② 程序执行阶段

在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。

③输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

图3 PLC的扫描全过程

显然扫描周期的长短主要取决与程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每一个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一

11

次，故使系统存在输入、输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。由此可见，若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出会相应地发生变化。反之，若在本次刷新之后输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，而要到下一次扫描的I/O刷新期间输出才会发生变化。这对于一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成不利影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。这是因为输入采样仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间里实际上是外设隔离的。而工业现场的干扰常常是脉冲式的、短时的，由于系统响应较慢，往往要几个扫描周期才响应一次，而多次扫描后，因瞬间干扰而引起的误操作将会大大减少，从而提高了系统的抗干扰能力。但是对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞后等不良影响。

2.5 三菱可变成序控制器产品—FX2n系列介绍

简单介绍：FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为各大工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

为大量实际应用而开发的特殊功能：

开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。 定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。 对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。

网络和数据通信：连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。 其它功能

内置式24V直流电源 快速断开端子块 24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。 因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。 时钟功能和小时表功能 在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。 持续扫描功能 输入滤波器调节功能 注解记录功能 在线程序编辑 RUN/STOP 开关 为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。 可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。 元件注解可以记录在程序寄存器中。 在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。 面板上运行/停止开关易于操作。 12

远程维护 远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 密码保护 使用一个八位数字密码保护您的程序。

2.6 本章小结

本章详细的讲解了PLC的具体情况，从而初步认定了，用PLC来控制自动售货机的自动运作的方案是可行的。从而根据自己的情况，我先认定用三菱牌子的PLC来进行下面的设计，一方面，自己只接触过三菱牌子的PLC；另一方面，学校实验室的PLC都是三菱牌子，方便检验。

13

第三章 PLC系统设计

3.1 可编程序控制系统设计的基本原则

3.1.1 控制系统设计原则

设计任何一个PLC控制系统，如同设计任何一种电气控制系统一样，其目的都是通过

控制被控对象（生产设备或生产过程）来实现工艺要求，提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则。

(1) PLC控制系统被控对象最大限度地满足工艺要求。设计前，应深入现场进行调查研究，收集资料，并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

(2) 在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。 （3）保证控制系统的安全、可靠。

（4）考虑到生产的发展和工艺的改进，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定裕量。

3.1.2 控制系统设计的基本内容

PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统设计的基本内容应包括以下内容：

（1）选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。

（2）PLC的选择。 PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。

选择PLC，应包括机型选择、容量的选择以及I/O模块的选择、电源模块的选择等。 （3）分配I/O点，绘制I/O连接图。

（4）设计控制程序。包括控制系统流程图、梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。

控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。 （5）必要时还需设计控制台

（6）编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。

14

传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图统称为“硬件图”。它在传统电气图的基础上增加了PLC部分，因此在电气原理图中应增加PLC部分的I/O连接图。

另外，在PLC控制系统中的电气图中还应包括程序图（梯形图），通常称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。

3.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤及内容

（1）根据生产的工艺过程分析控制要求,需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。

（2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。 （3）选择PLC机型及容量。

（4）定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。

（5）根据PLC所要完成的任务及应具备的功能，进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。

3.1.4 程序设计的步骤

（1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可以省这一步。

（2）设计梯形图。这程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

（3）根据梯形图编制程序清单。

（4）用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。 （5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。

（6）待控制台及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再从新修改程序或检查接线，直到满足为止。

（7）编写技术文件。 （8）交付使用。

3.1.5 编写梯形图的注意事项

（1）输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。

15

（2）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。除步进程序外，任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段，可以通过特殊内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。

（3）在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。 （4）不允许出现桥式电路。

程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应为“左大右小，上大右小”。

3.2 本章小结

本章介绍的是PLC系统设计的基本原则，是每个PLC设计者都应该遵循的，而且也是设计者设计PLC方案的一种依据。

16

第四章 自动售货机PLC程序设计

4.1自动售货机的设计过程分析

4.1.1试验状态假设

在设计之前先得构思一下，要设计的自动售货机该有的系统的控制要求。构思如下；

① ② ③ ④ ⑤

自动售货机只售3种商品。

自动售货机可识别5元、1元、5角硬币。 自动售货机可退币1元、5角硬币。 自动售货机有液晶显示功能。

实验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素。

4.1.2一次交易过程分析

为了方便分析，我们以一次交易过程为例。

① 先是进行对投币的记数，把投进的不同面值的货币进行统计并存放到PLC中。 ② 价格与所投的货币比较，当所投币值超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购买。

③ 在有操作显示的条件下，进行对商品选购的操作。

④ 选购操作进行同时，同时PLC自动进行余额的处理，并对所选商品进行提取。 ⑤ 按下退币的按钮，PLC会把余额以1元硬币和5角硬币的形式进行退币处理，并同时把PLC里寄存的余额清零，返回到初始状态。

到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。

4.2 分步程序设计

4.2.1 PLC程序设计

自动售货机系统主要包括：记币系统、比较系统、选择系统、提货系统和退币系统，还有就是其他的运行监控系统和报警系统。

17

1.记币系统

当有顾客购买时，每投入一次钱币都得经过感应器进行真假监辨后，再给PLC进行计币的指令。

当发现伪币时，感应器不给PLC累计投币值的指令，同时自行退出伪币。而当PLC接收到感应器传来的记币的指令时，PLC自动把接收来的货币对应的数据累加到寄存器D0中。PLC编程梯形图如图4。

图4 PLC进行记币过程的梯形图

梯形图是使用了三菱PLC专用的PC编程软件FXGO_WIN-C（中文版）所编出来的，下面的梯形图将也会是这样出来的。 由图可以知道我是把投进的不同货币，进行不同的记录，并把总数目都寄存到寄存器D0中。为了避免小数点的影响，我是把货币的数据化成整数进行处理的，这样可以减少自己在编程时会出现的差错。X002~X004为设置为高电平的输入，这样中间继电器M1~M3侧为一周期内都会保证了X002~X004的输入有效。一方面避免了扫描漏了有投币的有效反应；另一方面也可以避免了不良输入对记数的不良影响。

2.价格比较系统

价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要余额大于某种商品价格时，就需要输出一个信号，提示可以购买。投币完成后，系统会将D0内钱币数据和可以购买的饮料价格进行比较：当投币<2.5元，则没有可购买的商品指示灯亮，表示所投钱币不能购买任何东西，此时可以继续投币或退币；只有投币在2.5元或以上时会见到汽水选择的指示灯长亮，此时可以选择购买汽水或退币；同样，大于3元的就有果汁的选择显示，3.5元就出现咖啡的选择显示，此时都是可以选择购买或退币。PLC编程梯形图如图5。

18

图5 PLC进行价格比较过程的梯形图

在梯形图5中，为了实现数据的实时比较，用了一个特殊内部继电器M8000,在程序执行过程中，M800始终保持闭合，FNC10 CMP是16位数据比较指令，用它来比较余额和商品的价格。当余额大于等于某种商品价格时，程序使相应的指示灯亮起来表示可以购买该种商品。为了优化程序，我都设计了比较的价格是比商品的价格少1角的。因为余额都是五的倍数，少一就可以达到等于或大于商品价格的意图了，还可以用上中间继电器来辅助显示可选商品的等亮起来。

3. 选购商品系统

当投入的币值可以购买某种商品时，即商品下相应的指示等亮了，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该种商品，同时消费显示栏中显示出扣除已经消费掉的金额的余额币值，接着余额继续与价格相比较，判断是否能继续购买。

若余额还能符合上面比较过程的条件时，相应商品的指示灯还会亮的，不然灯不亮了。PLC编程梯形图如图6。

图6 PLC进行选购商品过程的梯形图

在梯形图6中，一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。以第一步为例，按下选择汽水相应键，X005施加一个脉冲的信号（只能接受一次的脉冲信号），X006，X007的常闭可以保证了汽水的选购时就不能同时执行其他商品的选购运作。当X005接收到一个脉冲信号时，在这

19

个工作周期内，系统就会只对汽水进行出货的操作，同时也会对余额进行扣除汽水价格的处理。这样就完成了一次购买的执行。这时，系统又跑回了比较的过程中去了。

4.提货系统 送出机构的工作原理

本文所设计的罐体送出机构主要由槽轮、推拉杆、推拉销、直线步进电机和前后两边侧板构成 ,其中槽轮上槽弧的半径为罐体的半径 ,货道宽度为罐体的直径.如下送出机构示意图 7所示.

图7 送出机构示意图

送出机构主要通过直线步进电机带动推拉杆和推拉销 ,促使槽轮绕着转动中心作往返转动.直线步进电机运作一次 ,使槽轮上下各摆动一次.同时 ,在前后两边的侧板上有导向槽 ,推拉销在导向槽内来回运动 ,导向槽的作用是限定推拉杆的运动方向和槽轮摆动角度。

送出机构的工作过程如图7所示 ,自动售货机正处在待售状态下 ,槽轮的槽开口朝下 ,利用阻货面来支撑和阻挡上面的罐体,起到阻止罐体下落的作用.当售货机接收到售货信号时 ,直线步进电机运行并作用于推拉杆 ,推拉杆同时推动槽轮上下摆动一次.在槽轮摆动的前半周 ,槽从开口向下

20

转到开口向上 ,并有一个罐体装入到槽中;在槽轮摆动的后半周 ,槽的开口向上转到向下 ,并带动一个罐体向出货侧摆动 ,同时槽轮的阻货面挡住后面的罐体 ,电机停止工作 ,这样就完成一个罐体的售出。

5.退币系统

系统可在顾客购买完饮料后退回余币。按下退币按钮后，数据寄数器D0内的币数除以10，商的整数部分就是需要退回1元硬币的个数并储存在D1上，余数就自动的默认在D2上；在把D2的数据除以5，商的整数部分就是需要退回5角钱的个数，并储存在D3中（这里由所可投的货币限制来看，5角钱个数就只有两种情况，0或1，故在选PLC时可以只给这里的留一个端口就行了。）选择退币的同时起动2个退币电动机。2个感应器开始记数，当感应器记币的个数等于数据寄存器的退币数时，退币电动机停止运转。PLC编程梯形图如图8。

图8 PLC进行退币过程的梯形图

6.其他系统

还有就是其他的运行监控系统和报警系统。

主要的运行监控系统，包括有温度的监控，光度的监控两个，都可以外接传感器进行单输入单输出的简单操作。不妨构思一下，假设饮料的温度要保持在4°C左右，用温度传感器设置售货机里面温度在6°C时就给PLC一个开动制冷器的信号，是一个持续的信号。当售货机里的温度达到4.5°

21

C时，信号断开。同样的光度监控就直接用个光感来给PLC进行售货机照明的信号。

报警系统分为非故障报警和故障报警。如果是非故障报警，只要通过网络通知送掖车或者送币车即可；如果是故障报警则需要通知维修人员到现场进行维修。同时系统如果报警则要打出回条给顾客，避免故障造成顾客损失。

4.2.2设计

1. 自动售货机控制要求

（1）该自动售货机可以同时投入5角、1元、或5元纸币,自动销售汽水、果汁和咖啡. （2）当投入的硬币总值等于或超过2元时,汽水按钮指示灯亮;当投入的硬币总值等于或超过2.5元时,汽水按钮和果汁按钮同时亮;当投入的硬币总值等于或超过3元时,汽水按钮、果汁按钮和咖啡按钮同时亮.

指示灯 按纽 投币口 汽水2元 果汁2.5元 5角 1元 5元 出币口 咖啡3元 找钱 出货口

图9 自动售货机示意图

22

（3）当汽水按钮灯亮时,按汽水按钮,则汽水会滚出到取货槽。 （4）当果汁按钮灯亮时,按果汁按钮,则果汁会滚出到取货槽。 （5）当咖啡按钮灯亮时,按咖啡按钮,则咖啡会滚出到取货槽。

（6）若投入的硬币总值超过所购商品的价格(汽水2元,果汁2.5元,咖啡3元),则找钱指示灯亮,同时进行找钱动作.

2. I/O地址定义表

此控制系统可采用自动工作方式，输入信号为汽水、果汁、咖啡按钮、5角、1元、5元钱币投入识别口记数；输出信号为汽水、果汁、咖啡排出电机、找钱电磁阀及相应指示灯等16个输入点，14输出点。I/O地址定义如表所示。

表 自动售货机控制系统I/O地址定义表 输入点地址 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17

功能 启动 暂停 5角输入 1元输入 5元输入 汽水选择 果汁选择 咖啡选择 5角退币感应器 1元退币感应器 出币选择 温度传感器 光度传感器 5角硬币传感器 1元硬币传感器 缺货传感器 输出点地址 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 功能 汽水选择灯 汽水出货电机控制 果汁选择灯 果汁出货电机控制 咖啡选择灯 咖啡出货电机控制 5角传动电机控制 1元传动电机控制 出币选择灯 制冷控制 照明控制 5角缺币报警 1元缺币报警 缺货报警

23

3.自动售货机控制系统I/O点连接图

控制器硬件设计

自动售货机控制系统的PLC输入／输出的接线如图10所示

COM COM1 COM2 ~220V COM3 启动 X0 COM4 暂停 X1 Y0 汽水选择灯 5角输入 X2 Y1 汽水出货电机控制 1元输入 X3 Y2 果汁选择灯 5元输入 X4 Y3 果汁出货电机控制 汽水选择 X5 Y4 咖啡选择灯 果汁选择 X6 Y5 咖啡出货电机控制 咖啡选择 5X7 Y6 角传动电机控制 5角退币感应器 1X10 Y7 元传动电机控制 1元退币感应器 X11 Y10 出币选择灯 出币选择 X12 Y11 制冷控制 温度传感器 X13 Y12 照明控制 光度传感器 5X14 Y13 角缺币报警 5角硬币传感器 1X15 Y14 元缺币报警 1元硬币传感器 X16 Y15 缺货报警 缺货传感器 X17

图10 自动售货机控制系统的PLC输入／输出的接线图

4. 程序设计

24

25

图11 自动售货机PLC系统设计程序梯形图

4.3 本章小结

在本章详细的介绍了PLC的设计过程。有针对性的把自动售货机的主要运作步骤都分开一一分析，讲解。在设计过程中，我不断积累资料，最后综合了几个方案才弄出的这个程序。由于自动售货机的几个I/O点是不跟售货机的货数增加而增加，故设计一个售3货的系统就可以适用于其他的

26

系统设计了。

27

第五章 控制系统分析与特点

5.1控制系统的性能分析

1．运行调试 （1）初始检查

电源端子的错误联接，直流输入端和电源端子之间的短路，输出导线之间的短路都会严重地损坏PLC。因此，在接通电源之前，应检查电源，接地及输入/输出导线的联接情况；用万用表测试PLC的绝缘电阻；断开PLC的输入/输出导线和电源电缆，并通过各接线端和接地端中的公共点进行测试等。

（2）程序写入及检查

接通电源，将PLC置于停止状态，用手持式外部设备写入程序。读程序确认其写入的正确性，并通过外不设备的程序检查功能检查程序的电路和语法是否错误。即使PLC处于停止状态，仍可通过手持式简易编程器实行各输出的强制ON/OFF。 （3）运行及调试

接通电源运行PLC。即将小盖板下方的RUN/STOP开关设置在RUN时，PLC开始运行。在PLC运行期间可改变数据寄存器中设置的数据或者强者各输出点处于通／断状态。运行时可改变定时器或计数器的设定值，此时扫描时间延长到20－60ms输入，中断的响应变慢，但是若用EPROM存储器卡盒（选购件），则无法改变T/C的设定值2.维护检查 （1）定期检查

PLC内没有会缩短使用寿命的易耗部件，但有必要检查频繁动作或驱动大容量负载的输出继电器的使用寿命。PLC与系统外围设备一起检查的有下列几点：

1.由于其他发热器或阳光直射所引起的控制盘内温度有否异常升高。 2.有否灰尘或导电性杂质进入控制盘内。 3.配线或端子有否松动或其他异常现象。

（2）继电器输入触点寿命对于接触器、电磁阀等感性负载的额定寿命，当负载为20VA时为50万次。测试提供的继电器使用寿命指标如下表所示。测试条件为接通1秒/切断1秒。如果电流太大，则继电器触点的寿命会显著缩短，因此，应引起足够的重视.

28

[11]

。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8zu3.html