I摘 要 本文介紹了自動售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，售貨機(jī)的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機(jī)逐漸被越來越多的消費(fèi)者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)。本文以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進(jìn)行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機(jī)中的作用。程序涉及到了自動售貨機(jī)工作的絕大部分過程，繪制梯形圖對售貨過程進(jìn)行了分析。利用 PLC 控制的自動售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞： 自動售貨機(jī)；可編程控制器；梯形圖IIAbstractThis article introduced vending machine's basic principle as well as the work flow, Introduces the basic principle of vending machines and work flow, and then to a transaction process, for example, the process is divided into several blocks, then respectively for program for programming block.then take a transaction process as examples, divides into several blocks the transaction process, then carries on the programming separately to the block. Explained the programmable controller's in vending machine function specifically. The procedure involved the vending machine work major part process. Enhanced system's stability using the PLC control's vending machine, the guarantee vending machine has been able the long-term stability movement.key words： vending machine; Programmable controller; Trapezoidal chartIII目 錄摘 要 IAbstract .II第 1 章 緒論11.1 自動售貨機(jī)研究的目的和意義.11.2 自動售貨機(jī)的歷史.21.3 自動售貨機(jī)的市場展望.31.4 自動售貨機(jī)功能分析.4第 2 章 PLC 功能介紹 .62.1 PLC 的選型原則 62.2 PLC 的概述 72.2.1 PLC 的產(chǎn)生 72.2.2 PLC 的定義 82.2.3 PLC 的發(fā)展趨勢 82.2.4 PLC 的特點(diǎn) 102.2.5 PLC 的主要功能 112.3 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理 .132.3.1 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .132.3.2 PLC 各部分的作用 .132.4 三菱可編程控制器產(chǎn)品功能介紹162.4.1 功能指令類型162.4.2 功能指令的通用表達(dá)形式.162.4.3 三菱 PLC 內(nèi)部繼電器的功能及編號 172.4.4 程序流程控制功能指令18第 3 章 PLC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì) .253.1 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則253.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則253.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容253.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟263.1.4 編寫梯形圖的注意事項(xiàng)263.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟263.2 程序設(shè)計(jì)部分273.2.1 設(shè)計(jì)控制要求.273.2.2 自動售貨機(jī) I/O 點(diǎn)的分配 .273.2.3 自動售貨機(jī)外部接線圖.283.2.4 梯形圖和順序功能圖介紹293.2.5 三菱編程軟件 FXGPWIN 介紹 .303.2.6 售貨過程分析32第 4 章 出貨部分354.1 出貨原理354.2 出貨部件簡圖介紹35結(jié)束語41致謝42參考文獻(xiàn)431第 1 章 緒論1.1 自動售貨機(jī)研究的目的和意義自動售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20 世紀(jì) 70 年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為 24 小時營業(yè)的微型超市。在日本，70％的罐裝飲料是通過自動售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有 50 萬臺飲料自動售貨機(jī)。在中國,自動售貨機(jī) 1999 年開始進(jìn)人中國市場．如今，在機(jī)場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動售貨機(jī)的身影。從自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)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(fèi)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(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機(jī)逐漸被越來越多的消費(fèi)者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)，自動售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來方便的同時，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來很大的不便。目前售貨機(jī)運(yùn)行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機(jī)機(jī)械故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費(fèi)時費(fèi)力，又無法及時準(zhǔn)確獲取自動售貨機(jī)狀態(tài)報(bào)告，給經(jīng)營者增加了管理成本和難度，也有可能給消費(fèi)者的正常消費(fèi)造成不便。 自動售貨機(jī)的經(jīng)營者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售狀況進(jìn)行商品銷售狀況分析，預(yù)測商品的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。同時售貨機(jī)的一些故障信息和警報(bào)信息可以實(shí)時的傳送到相應(yīng)運(yùn)營人員，從而可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題。21.2 自動售貨機(jī)的歷史從自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)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(fèi)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(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)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(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。據(jù)說世界上最早的自動售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前 3 世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17 世紀(jì)，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動售貨機(jī)。在自動售貨機(jī)歷史的長河中，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺自動售貨機(jī)是 1904 年問世的“郵票明信片自動出售機(jī)” ，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50 年代， “噴水型果汁自動售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進(jìn)入日本市場，1962 年，出現(xiàn)了以自動售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967 年，100 日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。始于公元前 215 年的古埃及神廟，用于分配圣水。1700 年，英國酒館里有了能用硬幣購買的售煙盒。1706 年，中國人造出使用硬幣操作的自動售鉛筆機(jī)。1905 年，英國郵局開始使用郵票售賣機(jī)。20 世紀(jì) 20 年代，商用的自動售煙機(jī)開始進(jìn)入市場。1936 年，NAMA（國際自動售貨機(jī)協(xié)會）成立。1946 年，發(fā)明出自動售咖啡機(jī)。1960 年，紙幣兌換機(jī)出現(xiàn)在銀行柜臺。1980 年，電子組件裝備自動售貨機(jī)。31985 年，信用/借記卡消費(fèi)在自動售貨機(jī)上實(shí)現(xiàn)。1993 年，自動售貨機(jī)機(jī)器數(shù)據(jù)無線傳輸實(shí)現(xiàn)。2000 年，手機(jī)購物在自動售貨機(jī)上實(shí)現(xiàn)。自動售貨機(jī)商業(yè)起源于 20 世紀(jì) 60 年代，在美國、日本迅猛發(fā)展。20 世紀(jì) 80 年代，開始在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家迅速普及，銷售商品領(lǐng)域相應(yīng)擴(kuò)大。目前世界上已有近 50 個國家廣泛普及。日本有近 600 萬臺自動售貨機(jī)，平均 23 人擁有 1 臺。美國有近 700 萬臺自動售貨機(jī)，平均 40 人擁有 1 臺。歐洲平均每 60 人擁有 1 臺自動售貨機(jī)。日本可口可樂公司已擁有近 100 萬臺自動售冷飲機(jī)，每臺機(jī)器年售出上萬罐飲料。日本可口可樂在自動售貨機(jī)的銷量占其總銷量的 70％。全世界每年通過自動售貨機(jī)銷售商品的總額已近 2000 億美元。 1993 年，日本、美國、韓國的二手自動售貨機(jī)進(jìn)入中國，只能識別人民幣硬幣。1995 年，可口可樂、百事可樂開始小量布放使用硬幣的自動售冷飲機(jī)。1997 年，南開戈德開發(fā)出“GD 人民幣智能識別系統(tǒng)” 。1998 年，南開戈德自行研制成功“GD 自動售貨機(jī)” ，成為我國第一家規(guī)模生產(chǎn)同時識別紙幣硬幣自動售貨機(jī)的公司。1998 年,加拿大“科匯”公司在廣州開始銷售、擺放“Vendo”等進(jìn)口機(jī)器。1998 年 10 月，南開戈德組建“天津戈德微超貿(mào)易有限公司” （現(xiàn)“天津戈德移動商務(wù)有限公司”前身） ，成為國內(nèi)第一家規(guī)模經(jīng)營自動售貨機(jī)的單位。2000～2001 年，青島“澳柯瑪” 、番禺“智強(qiáng)” 、廣州“金沙” 、長沙“艾博” 等相繼進(jìn)入自動售貨機(jī)行業(yè)。1.3 自動售貨機(jī)的市場展望目前, 自動售貨機(jī)作為一種不同于傳統(tǒng)的零售方式進(jìn)入四十五個國家市場。在這四十五個國家中, 美國和日本發(fā)展最快,在日本達(dá)到平均每23人一臺,年產(chǎn)量達(dá)70萬臺;在美國達(dá)到每40人一臺,年產(chǎn)量100萬臺;在歐洲達(dá)到每60人一臺。目前，中國的自動售貨機(jī)擁有量約為2萬余臺，相對于13億的人口大國，這個數(shù)字微不4足道。作為世界上最大的自動售貨市場，日本通過自動售貨機(jī)出售的商品多達(dá)6000余種。去年，僅飲料的銷售額就達(dá)1593億人民幣。在歐洲每臺自動售貨機(jī)日銷售額達(dá)到50到100美元不等,以巴黎地鐵車站為例,在各個站點(diǎn)總計(jì)擺放了1500臺,每月銷售額達(dá)600萬法郎。美國自動售貨機(jī)的零售營業(yè)額高達(dá)293億美元，日本每個消費(fèi)者每年在自動售貨機(jī)上的消費(fèi)金額達(dá)5．5萬日元。全世界每年通過自動售貨機(jī)銷售商品的總額已達(dá)2000億美元。事實(shí)上,伴隨收入水平的提高,人們追求靈活、方便、快捷以及自助式服務(wù)是自動售貨機(jī)得以如此迅猛發(fā)展的主要原因。在發(fā)達(dá)國家自動售貨機(jī)已經(jīng)成為零售業(yè)一個不可分割的部分, 特別是對青年一代,這種伴隨其成長的前衛(wèi)零售方式更可謂是一種新的消費(fèi)時尚。現(xiàn)代都市生活的節(jié)奏日趨加快,追求方便、快捷的服務(wù)成為人們的一種時尚,以麥當(dāng)勞、肯德基為代表的的西式快餐在我國的迅速發(fā)展就是很好的例子。隨著對外開放的不斷擴(kuò)大,傳統(tǒng)的零售業(yè)發(fā)展成百貨商店、連鎖超市、電視直銷、廠家直銷等多種方式并存的局面,極大地方便了人們的生活。作為發(fā)達(dá)國家發(fā)育成熟并被廣泛采用的通過自動售貨機(jī)銷售食品、飲料和香煙等小商品的零售業(yè),必將以其方便、新穎的特點(diǎn)在中國得到迅速發(fā)展。這既是市場發(fā)展的需要, 是商業(yè)走向現(xiàn)代化的標(biāo)志之一,也是中國與國際接軌的需要。由于自動售貨機(jī)在我國尚無大批量生產(chǎn)使用的經(jīng)驗(yàn), 這里使用美國自動售貨機(jī)零售業(yè)營業(yè)額占居民收入的比例來測算自動售貨機(jī)在我國市場的市場容量。按照美國《VendingMachines》的統(tǒng)計(jì),1994年全美自動售貨機(jī)零售業(yè)的營業(yè)額為292.8 億美元。根據(jù)美國國家統(tǒng)計(jì)局提供的資料,1994年全美國居民總收入為5.51萬億美元。由此得出,自動售貨機(jī)零售業(yè)營業(yè)額占居民總收入的0.53％。由此推算, 2010年, 我國約有300萬臺的市場容量。近兩年,僅發(fā)達(dá)地區(qū)高消費(fèi)場所就有近20萬臺的市場。1.4 自動售貨機(jī)功能分析這部分闡述了自動售貨機(jī)的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售5貨機(jī)操作規(guī)程，并介紹了自動售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)種所包括的人工操作步驟。在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，如飲料常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機(jī)中有 4 中商品，其中 01 號商品（代表第一種商品）價(jià)格為 2 元，02 商品為 3 元，其余類推?，F(xiàn)投入 1 個 1 元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過 01 商品的價(jià)格時，01 商品的選擇按鈕處燈長亮，提示可以購買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇 01 商品的價(jià)格時，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去 01 商品的價(jià)格同時啟動相應(yīng)的電機(jī)，提取 01 號商品到出貨口。此時售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時不再購買而按下退幣按鈕，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。由此看來，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。自動售貨機(jī)的工作流程圖如圖 1.2 所示。圖 1.1 售貨機(jī)外觀圖 圖 1.2 自動售貨機(jī)工作流程圖6第 2 章 PLC 功能介紹2.1 PLC 的選型原則當(dāng)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。一方面要選擇多大容量的 PLC ,另一方面是選擇什么公司的 PLC 及外設(shè)。對第一個問題，首先要對控制任務(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?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)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。所以一旦它們是交流 220V 的負(fù)載負(fù)載使用。則直流 24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負(fù)載，比如使用交流 220V 的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 PLC 使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的 PLC 了。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)。如對 PLC 與 PLC、PLC 與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)?PLC 的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)?PLC 的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC 品種有一個詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面 不同廠家的 PLC 產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O 點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)?PLC 的價(jià)格能相差 40%以上。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 主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。72.2 PLC 的概述2.2.1 PLC 的產(chǎn)生20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。定時器。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)簡單。容易掌握。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，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(biāo)，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(jì)算機(jī)（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(kuò)展時原系統(tǒng)改變最?。?0）用戶存儲器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時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。82.2.2 PLC 的定義美國國際電工委員會（IEC）在 1987 年對可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？杀槌绦蚩刂破鳂O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(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個重要特征。定義還強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)” ，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。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。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體” ，易于“擴(kuò)充” 。2.2.3 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。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。（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)更為湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。PLC 的功能不斷增加，將原來大、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(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。另外，存儲容量大大增加。（3）智能型 I/O 模塊的發(fā)展9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。（4）基于 PC 的編程軟件取代編程器隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于個人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。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。（5）PLC 編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化與個人計(jì)算機(jī)相比，PLC 的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的 CPU 模塊和 I/O 模塊互不通用。PLC 的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，IEC 制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有 5 種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。（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(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)形成一個統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。（7）組態(tài)軟件與 PLC 的軟件化個人計(jì)算機(jī)（PC）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。（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(qiáng)大的、廉價(jià)的 DCS 系統(tǒng)。（9）開發(fā)新型特殊功能模塊I/O 組件可以提高 PLC 的智能化、高密集度和增大處理能力。(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，將來會全面使用 64 位的 RISC 芯片，采用多 CPU 進(jìn)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(dá)到納秒級。 102.2.4 PLC 的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號調(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。具體措施主要有以下幾個方面：1）隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC 的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾源對于 PLC 的影響，同時防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。 2）濾波：這是抗干擾的另一個主要措施。在 PLC 的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對高頻干擾信號進(jìn)行有效的抑制。3）對內(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。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的干擾。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(jìn)入了死循環(huán)） ，立即報(bào)警，以保證 CPU 可靠運(yùn)行。5）利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測，并采用信息保護(hù)和恢復(fù)措施。6）對用戶程序及動態(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。7）采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。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。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式，也提高了抗干擾能力。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，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)。11（3）編程方便，易于使用PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。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(jì)算機(jī)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(xué)會。（4）功能完善PLC 的輸出/輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印、及報(bào)表生成等功能。（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。而采用 PLC 控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在 PLC 到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)操作方便PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC 的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。（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)。（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化PLC 將電控（邏輯控制） 、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。 122.2.5 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。（2） 定時/記數(shù)控制功能定時/記數(shù)控制功能指用 PLC 提供的定時器、記數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對某種操作的定時或記數(shù)控制，以取代時間繼電器和記數(shù)繼電器。（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。（4） 步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。（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。（6） 運(yùn)動控制功能運(yùn)動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動控制。（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)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。（8） 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即 I/O 擴(kuò)展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 PLC 的控制功能。（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13PLC 主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。（10） 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC 與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。（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，甚至自動終止運(yùn)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(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。2.3 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理2.3.1 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。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(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。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(jìn)行各種控制。由此可見，PLC 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。2.3.2 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。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計(jì)算機(jī)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。他的重要功能如下：① 診斷 PLC 電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。14② 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。③ 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。④ 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。⑤ 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。(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)。二大部分是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。(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。輸入接口通過 PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成 CPU 所能接受和處理的數(shù)字信號。(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。(5) 輸入輸出 I/O 擴(kuò)展接口若主機(jī)單元的 I/O 點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O 擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。(6) PLC 的基本工作原理PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序，CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。PLC 的掃描全過程如圖 3 所示。① 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀15態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。② 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。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)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。圖 1.3 PLC 的掃描全過程 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個掃描周期 PLC 只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。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。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的 I/O 刷新期間輸出才會發(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(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC 在一個工作周期的大部分時間里實(shí)際上是外設(shè)隔離的。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16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。但是對于控制時間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。2.4 三菱可編程控制器產(chǎn)品 功能介紹48MR-NFX2綜合性價(jià)比和功能方面考慮，本次設(shè)計(jì)采用三菱 實(shí)現(xiàn)售貨機(jī)的功48-2能 ，該型號 PLC 輸入點(diǎn) X0-X27(八進(jìn)制)，輸出點(diǎn) Y0-Y27(八進(jìn)制)。下面對該產(chǎn)品的組成各部分和技術(shù)性能做個簡單介紹。2.4.1 功能指令類型FX 系列 PLC 的功能指令有連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型兩種形式。如圖（a ）程序是連續(xù)執(zhí)行方式的例子。當(dāng) X2 為 ON 狀態(tài)時，上述指令在每個掃描周期都被重復(fù)執(zhí)行。如圖（b）是脈沖執(zhí)行方式的例子。助記符附的（P）符號表示脈沖執(zhí)行。（P）和（D）可同時使用（D）MOV（P ）.該脈沖執(zhí)行的指令僅在 X1 由 OFF轉(zhuǎn)為 ON 時有效。在不需要每個掃描周期都執(zhí)行，用脈沖執(zhí)行方式縮短執(zhí)行時間。圖 2.1 功能指令的兩種形式2.4.2 功能指令的通用表達(dá)形式功能指令需要制定編號，有很多的功能指令在指定功能編號的同時還需制定操作元件按。操作元件有 1 個到 4 個操作數(shù)組成。操作數(shù)的說明如下：17是源操作數(shù)，若使用變址功能時，表示為 形式。源操作數(shù)不止一個時，??S ??.S可用 、 表示。 .12.是目標(biāo)操作數(shù)。若使用變址功能時，表示為 形式。目標(biāo)操作數(shù)不止??D??D.一個時，可用 、 表示。.??.表示常數(shù)時，用十進(jìn)制（K）和十六進(jìn)制（H） ，如圖所示一條取平均值的功能指令的梯形圖和指令語句表圖 2.2 取平均值的功能指令的梯形圖D0 是源操作數(shù)的首元件，K3 是指定取值的個數(shù)為 3，D4Z 是指定計(jì)算結(jié)果存放的數(shù)據(jù)寄存器的地址。顯然，上述平均值指令的含義：(D4Z)32)(1D0)??2.4.3 三菱 PLC 內(nèi)部繼電器的功能及編號（1）輸入繼電器 X輸入繼電器是 PLC 用來接收用戶設(shè)備發(fā)來的輸入信號。輸入繼電器與 PLC 的輸入端相連，編程時應(yīng)注意，輸入繼電器的線圈必須由外部信號來驅(qū)動，不能再程序內(nèi)部用指令來驅(qū)動。因此，在程序中輸入繼電器只有觸點(diǎn)，而沒有線圈。（2）輸出繼電器 Y輸出繼電器是 PLC 用來將輸出信號傳給負(fù)載的元件。輸出繼電器的外部輸出觸點(diǎn)加到 PLC 的輸出端子上，外部信號無法直接驅(qū)動輸出繼電器，它只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動，無論是輸入繼電器還是輸出繼電器都可提供無限多對常開、常閉觸點(diǎn)，供編程使用，輸入輸出繼電器的地址編號均是采用八進(jìn)制。（3）輔助繼電器 MPLC 內(nèi)部有很多輔助繼電器 ，每個輔助繼電器都有無限多對常開、常閉觸點(diǎn)，供編程使用。輔助繼電器只能由程序驅(qū)動，其作用相當(dāng)于繼電器控制電路中的中間繼電器。輔助繼電器的觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載。18（4）通用數(shù)據(jù)寄存器 D 只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會改變。但是，PLC 狀態(tài)由運(yùn)行到停止，全部數(shù)據(jù)均清零。2.4.4 程序流程控制功能指令 （1）邏輯取和輸出線圈指令 LD、LDI、OUTLD 取指令，用于常開觸點(diǎn)與母線的鏈接指令，每一個以常開觸點(diǎn)開始的邏輯行都要使用這一指令。LDI 取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與母線連接，每一個一常閉觸點(diǎn)開始的邏輯行都要用這一指令。LD、LDI 這兩條指令的目標(biāo)元件是X、Y、M 、S 、T 、C ，用于將觸點(diǎn)接到母線上。 OUT 是驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標(biāo)元件是 Y、M、S、T、C。對輸入繼電器 X 不能使用，OUT 指令還可以連續(xù)使用多次。OUT 指令的目標(biāo)元件是定時器 T 和計(jì)數(shù)器 C 時，必須設(shè)置常數(shù) K。其指令使用說明如圖圖 2.3 LD、LDI、OUT 指令的使用說明（2）觸點(diǎn)串聯(lián)指令 AND、ANIAND 與指令，用于單個常開觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與”運(yùn)算。ANI 與非指令，用于單個常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與非”運(yùn)算。使用說明：?AND、ANI 是單個觸點(diǎn)串聯(lián)鏈接指令，串聯(lián)的次數(shù)沒有限制，該指令可以多次重復(fù)使用。?AND、ANI 指令的目標(biāo)元件是 X、Y、M、S 、T、C19詳細(xì)使用說明如圖所示圖 2.4 AND、ANI 指令的使用說明（3）ANB、ORBANB：用于支路的串聯(lián)指令，ORB：用于支路的并聯(lián)指令。其詳細(xì)用法如圖圖2.5 ANB 指令使用說明20ORB 詳細(xì)用法如圖圖2.6 ORB 指令使用說明（3）置位與復(fù)位指令 SET、RSTSET 置位指令，使動作保持；RST 復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。如圖圖 2.7 SET、RST 指令的使用說明（2）脈沖輸出指令 PLSPLS 指令在輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出，而 PLF 在輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，這兩條指令都是 2 程序步，它的目標(biāo)元件是 Y 和 M，但特殊輔助繼電器不能做目標(biāo)元件,使用 PLS 指令，元件 Y、M 僅在驅(qū)動輸入接通后的一個掃描周期21內(nèi)動作，如圖所示圖 2.8 PLS 指令的使用說明（3）加法指令 ADD、減法指令 SUBADD 指令是將指定的源元件的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去，ADD 指令的用法如圖所示圖 2.9 ADD 指令使用說明+ ,即（D10）+（D12） D14??S1.2???D. ?每個數(shù)據(jù)的最高位作為符號位（0 為正，1 為負(fù)） ，運(yùn)算時二進(jìn)制代數(shù)運(yùn)算。如果運(yùn)算結(jié)果為 0，則零標(biāo)志 M8020 置 1；如果運(yùn)算結(jié)果超過 32767（16 位運(yùn)算）或 2147483647（32 位運(yùn)算） ，則進(jìn)位標(biāo)志 M8022 置 1；如果運(yùn)算結(jié)果小于-32768（16 位運(yùn)算）或-2147483648（32 位運(yùn)算） ，則借位標(biāo)志 M8021 置 1。在 32位運(yùn)算中，被指定的字元件是低 16 位元件，下一個元件為高 16 位元件（4）DIV 指令可以進(jìn)行 16 位和 32 位除法，得到商和余數(shù)，并將結(jié)果送到指定目標(biāo)元件中，用法如圖所示 圖 2.10 DIV 指令的使用說明減法指令與加法類似。表 2.1 DIV 指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步助記符 功能 操作數(shù)【S1】 【S2】 【D】程序步22DIV FNC22 乘法兩數(shù)相除，結(jié)果存放到目標(biāo)元件中K、H、T、C、D、V、Z、Kns、Knm、KnY、KnXKnm、KnY、KnST、C、D、V、ZDMUL DMULPDDIV DDIVP13 步(5)比較指令 CMPCMP 指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步如表所示表 2.2CMP 指令的助記符、功能、操作數(shù)和程序步助記符 功能 操作數(shù)【S1】 【S2】 【D】程序步CMP FNV10比較比較兩個數(shù)的大小K、H、T、C、D、V、Z Y、S、M3 連續(xù)元件CMP、CMPPDCMP、DCMPPCMP 指令有 3 個操作數(shù)：兩個源操作數(shù) ，一個目標(biāo)操作數(shù) ，該??S12??D指令將 和 進(jìn)行比較，結(jié)果送到 中。CMP 指令使用說明如圖所示，當(dāng)??S12DX10 為 ON 時，比較 100 和 C20 當(dāng)前值的大小 ，分 3 種情況使 M0、M1、M2 中的一個為 ON，另兩個則為 OFF；若 X10 為 OFF，則 CMP 不執(zhí)行，M0、M1、M2 的狀態(tài)保持不變。圖 2.11 CMP 指令的使用說明（5）定時器 T 定時器在 PLC 中的應(yīng)用相當(dāng)于一個時間繼電器，它有一個設(shè)定值寄存器，一個當(dāng)前值寄存器以及無限個觸點(diǎn)。通常 PLC 中有幾十個至數(shù)百個定時器 T。PLC 內(nèi)定時器是根據(jù)時鐘脈沖累計(jì)計(jì)時，時鐘脈沖有 1ms、10ms、100ma 三檔，23當(dāng)所計(jì)時時間到達(dá)設(shè)定值時，輸出觸點(diǎn)動作。定時器可以用用戶程序存儲內(nèi)的常數(shù) K 作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器 D 的內(nèi)容作為設(shè)定值。這里使用的數(shù)據(jù)寄存器應(yīng)有的斷電保持功能。定時器元件的編號、設(shè)定值和動作敘述如下：?定時器 T0~T245.100ms 定時器 T0-T199 共 200 點(diǎn)，每個定時器設(shè)定值范圍是0.1-3276.7s；10ms 定時器 T200-T245 共 46 點(diǎn)，每個設(shè)定值范 0.1-3276.7s。當(dāng)驅(qū)動輸入 X0 接通時，定時器 T200 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對 10ms 時鐘脈沖進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值 K123 相等時，定時器的輸出觸點(diǎn)接通，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動線圈 123X0.01s 時動作。驅(qū)動輸入 X0 斷開或發(fā)生斷電時，計(jì)數(shù)器復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。其工作過程如圖圖 2.12 定時器的工作原理?積算定時器 T246-T255。1ms 積算定時器 T246-T249 共 4 點(diǎn)，每點(diǎn)設(shè)定值范圍為 0.001-3276.7s；100ms 積算定時器 T250-T255 共 6 點(diǎn)，每個積算定時器設(shè)定值范圍 0.1-3276.7s。當(dāng)定時器的線圈 T250 的驅(qū)動輸入 X1 接通時，T250 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器開始累計(jì) 100s 的時鐘脈沖的個數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值 K345 相等時，定時器的輸出觸點(diǎn)接通。當(dāng)計(jì)數(shù)中間驅(qū)動輸入 X1 斷電或復(fù)電時，計(jì)數(shù)器繼續(xù)工作，當(dāng)累積時間為 0.1x345=34.5S,輸出點(diǎn)動作。24圖 2.13 積算定時器的工作原理圖25第 3 章 PLC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則3.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)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。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。(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(jì)，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：（1）用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等） 、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機(jī)、電磁閥等） 。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。（2）PLC 的選擇。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。26（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖?？刂葡到y(tǒng)程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序餓設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）必要時還需設(shè)計(jì)控制臺（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。3.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇 PLC 系統(tǒng)。（4）分配 PLC 的 I/O 點(diǎn)，設(shè)計(jì) I/O 連接圖。（5）進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制編寫調(diào)試。3.1.4 編寫梯形圖的注意事項(xiàng)（1）輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、記數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時器、計(jì)數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接。（3）在程序中，不允許同一編號的線圈兩次輸出。（4）不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小” 。273.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到 PLC 的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）編寫設(shè)計(jì)說明書3.2 程序設(shè)計(jì)部分3.2.1 設(shè)計(jì)控制要求（1）自動售貨機(jī)可售出 4 中商品，價(jià)格分別為 2、3、4、5 元。（2）自動售貨機(jī)可識別硬幣面值為 1 元、5 元。（3）自動售貨機(jī)具有缺貨提示功能（4）當(dāng)投入的硬幣總面值超過所購飲料的標(biāo)價(jià)時，所有可購買的商品燈均亮，按下對應(yīng)的商品按鈕即可購買商品，當(dāng)投入硬幣總值不足購買商品時提示錢幣不足，按下退幣鍵即可退幣。（5）購買商品后，系統(tǒng)會自動減去相應(yīng)的金額，根據(jù)剩余金額確定退幣。（6）購買一次后若還想購買，則按下繼續(xù)購買按鈕即可。3.2.2 自動售貨機(jī) I/O 點(diǎn)的分配輸入/輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。