自动售货机PLC控制系统设计 - 图文(6)

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。

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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。

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（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。

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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。

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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。

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