基于PLC的自动售货机的设计说明
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基于PLC的自动售货机控制系统的设计自动售货机是一种自动化的货物销售设备,广泛应用于餐厅、便利店等各类商铺。
它能够通过电子支付方式自动售卖商品,并具备库存管理、销售数据统计、远程监控等功能。
为了实现自动售货机的正常运行,需要设计一个基于PLC(可编程逻辑控制器)的控制系统。
首先,我们需要对自动售货机的功能进行分析,确定所需的控制模块。
自动售货机的主要功能包括:1.商品选择与交付:用户通过触摸屏或按键选择商品,机器自动将所选商品交付给用户。
3.库存管理:自动售货机需要准确管理商品的库存,当商品数量不足时,需要提醒操作员补充。
4.销售数据统计:自动售货机需要对商品销售情况进行统计,包括销售数量、销售额等数据。
5.远程监控:自动售货机可以通过网络与远程服务器建立连接,实现远程监控和管理。
基于以上功能,我们可以将PLC的控制系统设计如下:1.输入模块:包括触摸屏、按键等,用于接收用户选择商品、支付方式等输入信息。
2.输出模块:包括商品出货口、屏幕显示等,用于将商品交付给用户,并显示交互信息。
3.电子支付模块:用于连接支付系统,处理用户支付请求,进行实时的支付验证和交易记录。
4.库存管理模块:通过传感器检测商品数量,当商品数量不足时,发出报警信号并提醒操作员补充商品。
5.销售数据统计模块:通过PLC中的计数器功能,统计每个商品的销售数量和销售额,并将数据保存到存储器中。
6.通信模块:用于与远程服务器建立连接,传输销售数据、库存信息等,并接收远程的监控指令。
在设计控制系统时,我们需要考虑到以下几个方面:1.系统的稳定性和可靠性:PLC是一种可靠的工控设备,可以提供稳定的控制功能。
同时,我们需要设置适当的备份机制,确保系统在故障时可以正常运行。
2.用户交互的友好性:通过触摸屏、显示屏等人机界面,提供友好的交互方式,使用户能够方便、快速地选择商品,并了解交易结果。
3.安全性:自动售货机控制系统需要具备一定的安全保障措施,防止恶意攻击和非法操作。
基于PLC自动售货机控制系统设计引言自动售货机作为一种便捷的零售方式,已经广泛应用于各种场景,如商场、学校、车站等。
为了提高自动售货机的功能和性能,PLC(可编程逻辑控制器)被引入到控制系统中。
PLC作为一种可编程的电子设备,能够根据预定的程序和逻辑来控制各种设备和过程。
本文将详细介绍基于PLC自动售货机控制系统设计的相关内容。
一、PLC控制系统概述1.1 PLC基本原理PLC是一种用于工业自动化领域的电子设备,它能够根据预定的程序来实现各种控制功能。
其工作原理是通过输入模块接收外部信号,经过处理后通过输出模块输出信号来实现对设备和过程的控制。
1.2 PLC在自动售货机中的应用在传统自动售货机中,通常使用微处理器或嵌入式系统来实现对设备和过程的控制。
然而,这些传统方式存在着功能有限、扩展性差等问题。
而使用PLC作为自动售货机的控制器,则可以克服这些问题,并且具有更好的稳定性和可靠性。
二、PLC自动售货机控制系统设计2.1 系统结构设计PLC自动售货机控制系统的结构主要包括输入模块、处理单元(CPU)、输出模块和外部设备。
其中,输入模块用于接收外部信号,CPU用于处理信号并执行相应的控制程序,输出模块用于输出信号,外部设备包括货道、显示屏等。
2.2 系统功能设计PLC自动售货机控制系统的功能主要包括货道管理、库存管理、支付管理和故障处理等。
其中,货道管理功能用于管理各个货道上商品的存放和取出;库存管理功能用于实时监测商品库存并生成相应的报表;支付管理功能用于接收用户支付信息并完成交易;故障处理功能用于检测设备故障并进行相应的处理。
2.3 系统程序设计PLC自动售货机控制系统的程序设计是实现各个功能的关键。
在程序设计中,需要考虑到各个输入信号和输出信号之间的关系,并编写相应的逻辑代码。
此外,还需要考虑到异常情况下的处理方式,并编写相应代码进行异常处理。
三、PLC自动售货机控制系统实现3.1 硬件实现PLC自动售货机控制系统的硬件实现主要包括PLC设备的选择和配置,输入模块和输出模块的连接,以及外部设备的接入等。
基于plc的自动售货机程序设计(word文档良心出品)题目:基于pic的自动售货机程序设计1 PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器(CPU、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。
其中,CPU是PLC 的核心;输入单元/输出单元是CPU和现场输入/输出设备之间的接口电路;通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备,其硬件构成图如图1-1 o图1-1 PLC硬件结构图2 PLC控制自动售货机的主要硬件及选型2.2.2自动售货机I/O点的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块,是PLC和工业生产现场之间的连接部件。
PLC 通过输入接口可以检测被控对象的各种数据,以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据;同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对象,以实现控制目的。
本次自动售货机I/O点的分配表如表3-1所示。
表3-1自动售货机PLC控制I/O地址分配表输入信号PLC地址输出信号PLC地址找零按钮x0找零y0一元饮料按钮x1咖啡出口y1五元饮料按钮x2汽水出口y2十元元饮料按钮x3汽水指示灯y3咖啡饮料按钮x4咖啡指示灯y4汽水按钮x5找钱按钮y5复位按钮x6找钱出口y62.2.3自动售货机的I/O接口图此次自动售货机的I/O接口如图3-1所示,SB2-SB7是物品选择按钮,当投入货币物品绿灯亮(Q1.0-Q1.5)。
按下SB2-SB7其中一个,对应的KM线圈得电,电机转动出相应的物品(Q0.1-Q0.6);当有物品售完,其行程开关断开,物品绿灯不亮并同时向总部发送物品销售完的信息;当购买物品总值低于投入总值时,可按找零按钮SB1后KM1得电,电机转动找零(Q0.0)。
图3-1自动售货机PLC控制I/O接口图4.1.2数学运算指令在梯形图中,整数、双整数和浮点数的加、减、乘、除指令(见表4-2)分别执行下列运算:IN1+IN2=0UT,IN1-IN2=0UT,IN1*IN2=0UT,IN1/IN2=0UT。
基于PLC的自动售货机控制系统的设计一、引言自动售货机作为一种便捷的购物方式,已经在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
随着科技的发展,自动售货机的功能也得到了不断的升级和优化。
本文将重点研究基于PLC(可编程逻辑控制器)的自动售货机控制系统的设计,通过对PLC的基本原理、功能模块以及应用场景的分析,为自动售货机的控制系统设计提供理论支持和技术指导。
二、PLC基本原理及功能模块1.1 PLC基本原理PLC是一种专门用于工业自动化控制的数字计算机,它采用可编程的存储器,用于其内部存储程序,以执行对各种输入或输出设备的控制。
PLC的主要特点是具有较高的可靠性、灵活性和可编程性。
它可以根据实际需要,对控制程序进行修改和调整,以满足不同生产环境的需求。
1.2 PLC功能模块PLC的功能模块主要包括输入/输出模块、中央处理器模块(CPU)、存储器模块和通信模块等。
其中,输入/输出模块负责接收外部设备的信号,并将其转换为PLC可以识别的电平信号;中央处理器模块是PLC的核心部件,负责执行用户编写的控制程序;存储器模块用于存储程序代码、数据和参数等;通信模块则负责与其他设备进行数据交换和通信。
三、基于PLC的自动售货机控制系统设计2.1 系统架构设计基于PLC的自动售货机控制系统主要由以下几个部分组成:输入设备检测模块、货物存储管理模块、销售结算模块和人机交互模块。
其中,输入设备检测模块主要用于检测用户的操作行为,如按下取票按钮、投币/刷卡等;货物存储管理模块负责管理货物的进出库、库存数量等信息;销售结算模块则负责计算用户的购买金额,并进行找零处理;人机交互模块则负责与用户进行实时沟通,提供相关信息和服务。
2.2 功能模块设计2.2.1 输入设备检测模块该模块主要包括传感器和执行器的配置,以及相应的控制程序。
传感器可以检测到用户的动作,如按下取票按钮、投币/刷卡等;执行器则根据传感器的信号执行相应的操作,如打开货门、出货等。
基于PLC的自动售货机控制系统设计自动售货机是一种在商场、办公楼、车站等公共场所广泛使用的自动销售设备,它能够提供各种商品的购买服务。
随着科技的发展,自动售货机的功能也不断提升,从最初简单的商品销售到现在的多功能服务。
为了实现自动售货机的高效运行和灵活控制,PLC技术被广泛应用于自动售货机控制系统中。
本文将从系统设计、硬件选型、软件编程等方面对基于PLC的自动售货机控制系统进行深入研究。
一、系统设计1.1 系统功能需求基于PLC的自动售货机控制系统应具备以下功能:商品库存管理、投币找零功能、商品选择和交付功能等。
1.2 系统结构设计基于PLC的自动售货机控制系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括投币器、找零器、显示屏和取物口等设备;软件部分包括程序设计和逻辑控制。
二、硬件选型2.1 PLC选型选择适合自动售货机应用场景的PLC型号,考虑到运行稳定性和扩展性等因素。
2.2 投币器选型选用高精度的投币器,能够准确辨别硬币的面值,并能够自动找零。
2.3 找零器选型找零器应能够根据投入的金额自动计算找零,并确保找零的准确性和速度。
2.4 显示屏选型选择高清晰度、易读性好的显示屏,用于显示商品信息、价格和操作指引等。
2.5 取物口设计设计合理的取物口,确保商品能够顺利交付给用户,并考虑到商品大小和重量等因素。
三、软件编程3.1 程序设计根据系统功能需求,编写相应的程序代码。
程序代码应包括商品库存管理、投币找零功能、商品选择和交付功能等模块。
3.2 逻辑控制通过PLC对硬件设备进行逻辑控制,实现自动售货机各项功能。
例如,通过读取投币器传感器信号来判断用户投入金额是否足够购买商品,并根据判断结果控制找零器进行找零操作。
四、系统测试与优化4.1 系统测试对基于PLC的自动售货机控制系统进行全面测试,包括硬件设备的功能测试和软件程序的功能测试。
4.2 问题分析与优化根据测试结果分析系统存在的问题,并进行相应的优化调整。
一、实训题目: 自动售货机控制实训目的及要求:1、掌握欧姆龙PLC的指令,具有独立分析和设计程序的能力2、掌握PLC梯形图的基本设计方法3、培养分析和解决实际工程问题的能力4、培养程序设计及调试的能力5、熟悉传输带控制系统的原理及要求实训设备:PLC设备器二、总体方案设计自动售货机设计中,从控制角度来说可采用继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制。
(一)方案论证1.方案一继电器控制它的控制思想是以继电器为核心,采用硬接线方式把各种继电器、定时器、接触器及其触点按照一定逻辑关系连接起来组成控制系统,控制相关生产机械工作。
例如要通过接触器实现两台电机设备的同步运行,采用继电器控制,其控制系统简图如图1。
SF1 KF电电源源母母线线图1 继电器控制系统简图由图可知它的三条支路是并行工作的,当按下按钮SF1,中间继电器KF得电,KF的两个触点闭合,接触器QA1、QA2同时得电并产生动作,所以其控制逻辑关系为由继电器、接触器硬接线(硬件)方式。
2.方案二单片机控制它的控制系统是基于芯片级的系统,设计开发一个单片机系统,需要先设计硬件系统,画硬件电路图,制作印刷电路板,购置各种所需的电子元器件,焊接电路板,进行硬件调试,进行抗干扰设计和测试的大量工作;需要使用专门的开发装置和低级编程语言编制控制程序,进行系统联调。
3.方案三可编程控制器控制它的控制思想是采用可编程的存储器,用来在其部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。
PLC是一种工业控制计算机,故它的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上,即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的,这种方案的控制功能接线图如图2。
图2 用PLC实现控制功能的接线示意图由图可知CPU是以分时操作方式来处理各项任务的,计算机在每一瞬间只能做一件事,所以程序的执行是按顺序依次完成相应各电器的动作,其控制逻辑关系为由部存储逻辑(软件)方式。
基于PLC的自动售货机的设计毕业设计一、绪论自动售货机是一种通过自动化技术实现货物销售服务的设备。
随着科技的发展,PLC(可编程逻辑控制器)在自动售货机设计中的应用越来越广泛。
本文将重点讨论基于PLC的自动售货机的设计,并对其进行全面、详细、完整和深入的探讨。
二、基于PLC的自动售货机设计原理2.1 PLC的基本原理PLC是一种专用的工业控制计算机,它能够控制制造过程中的各种机械和设备。
PLC的基本原理包括输入模块、中央处理器、输出模块和存储器。
它通过接收输入信号、进行逻辑运算和控制输出信号,实现对自动售货机的控制。
2.2 自动售货机的设计流程基于PLC的自动售货机的设计流程主要包括需求分析、系统设计、硬件设计和软件设计。
需求分析阶段主要确定自动售货机的功能和性能要求;系统设计阶段主要确定系统的总体结构和各模块之间的关系;硬件设计阶段主要设计控制电路和机械结构;软件设计阶段主要编写PLC程序。
三、基于PLC的自动售货机主要模块设计3.1 人机交互界面设计人机交互界面是用户与自动售货机进行信息交互的界面。
基于PLC的自动售货机的人机交互界面设计应简洁明了、易于操作。
可以采用触摸屏、按键等方式实现对自动售货机的控制和设置。
3.2 产品存储和分发系统设计产品存储和分发系统是自动售货机的核心部分,它负责存储和分发各种产品。
基于PLC的自动售货机的产品存储和分发系统设计应考虑到货物种类、货物数量、货物摆放方式等因素,并通过PLC控制货道的开闭,实现产品的存储和分发。
3.3 支付系统设计支付系统是自动售货机与用户进行交易的关键环节。
基于PLC的自动售货机的支付系统设计应支持多种支付方式,如现金支付、刷卡支付和移动支付等,通过与PLC进行通信,实现支付的快速、安全和可靠。
3.4 故障监测和维护系统设计故障监测和维护系统负责监测自动售货机的工作状态,及时发现故障并进行维护。
基于PLC的自动售货机的故障监测和维护系统设计应具备自动诊断和报警功能,通过与PLC进行通信,实现对故障的监测和维护的及时处理。
基于PLC的自动售货机控制系统的设计在当今快节奏的社会生活中,自动售货机作为一种便捷的零售方式,已经在我们的日常生活中随处可见。
从地铁站、商场到学校、医院,自动售货机为人们提供了随时随地购买商品的便利。
而其背后的控制系统则是实现这一便捷服务的关键,基于 PLC(可编程逻辑控制器)的自动售货机控制系统更是以其稳定、可靠和高效的特点,成为了自动售货机领域的重要技术支撑。
一、自动售货机的工作原理及功能需求自动售货机的工作原理并不复杂。
顾客通过选择商品、投入货币或使用电子支付方式,控制系统接收到相应的信号后,驱动出货机构将所选商品送出,并进行找零或完成支付确认。
为了实现这些功能,自动售货机的控制系统需要具备以下几个主要功能:1、商品选择与识别功能能够准确识别顾客选择的商品,并将选择信息传递给后续的控制模块。
2、货币接收与识别功能可以接收和识别各种货币形式,包括硬币、纸币以及电子支付方式,如微信支付、支付宝等,并准确计算投入的金额。
3、出货控制功能根据顾客的选择和支付情况,精确控制出货机构,确保所选商品能够顺利送出。
4、库存管理功能实时监测商品库存数量,当库存不足时及时发出警报,以便管理人员进行补货。
5、故障诊断与报警功能能够自动检测系统故障,如出货机构故障、货币识别器故障等,并及时发出报警信号,通知维护人员进行维修。
二、PLC 在自动售货机控制系统中的优势PLC 作为一种专门用于工业控制的计算机,具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、维护方便等诸多优点,非常适合用于自动售货机这种需要长时间稳定运行的设备控制系统中。
1、可靠性PLC 采用了先进的硬件和软件技术,具有很强的抗干扰能力,能够在恶劣的环境下稳定工作,保证自动售货机的正常运行。
2、编程灵活性PLC 的编程语言简单易懂,编程人员可以根据自动售货机的具体控制要求,灵活编写控制程序,实现各种复杂的控制逻辑。
3、扩展性PLC 具有良好的扩展性,可以方便地与其他设备进行连接,如触摸屏、打印机、读卡器等,以满足自动售货机不断升级和扩展的需求。
自动售货机的设计目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (3)1.1 研究自动售货机的目的及意义 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文研究的主要内容 (4)第二章系统总体设计 (5)2.1售货方式 (5)2.2控制要求 (5)2.3自动售货机构想面板及工作过程 (5)2.4本章小结 (8)第三章可编程控制器PLC (9)3.1 PLC概论 (9)3.1.1可编程控制器的定义 (9)3.1.2可编程控制器的特点 (9)3.1.3可编程控制器的发展趋势 (9)3.2 PLC控制自动售货机的主要功能 (10)3.3 PLC选型 (10)3.4可编程控制器的工作原理 (11)3.5本章小结 (12)第四章自动售货机的硬件设计 (13)4.1输入输出点分配 (13)4.2外部硬件接线图及主电路 (13)4.3货币识别原理 (15)4.4本章小结 (16)第五章自动售货机控制系统的软件控制 (17)5.1程序设计 (17)5.2本章小结 (25)结论 (26)参考文献 (27)参考文献 ........................................................ 错误!未定义书签。
致谢 . (28)摘要随着科技的发展和我国人口的增长,自动售货机的重要性和必需性开始慢慢体现出来,这也使得其具有广阔的发展空间。
由于PLC的特性,使PLC可以应用于各个领域。
而通过与单片机等控制的对比,确定使用PLC来控制自动售货机,因此本次设计是基于PLC的饮料自动售货机,可将其安放于学校的图书馆、食堂、球场等很多地方,使同学们更加便利。
本文分析了自动售货机在国内外的发展现状,利用可编程逻辑控制的目的和意义,从自动售货机的结构、分类、控制要求等对自动售货机做了简单概述,介绍了可编程控制器工作原理、发展趋势、应用领域等,对系统的控制方案进行设计。
按照I/O分配表对PLC选型,并画出外部接线图。
一、实训题目: 自动售货机控制实训目的及要求:1、掌握欧姆龙PLC的指令,具有独立分析和设计程序的能力2、掌握PLC梯形图的基本设计方法3、培养分析和解决实际工程问题的能力4、培养程序设计及调试的能力5、熟悉传输带控制系统的原理及要求实训设备:PLC设备器二、总体方案设计自动售货机设计中,从控制角度来说可采用继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制。
(一)方案论证1.方案一继电器控制它的控制思想是以继电器为核心,采用硬接线方式把各种继电器、定时器、接触器及其触点按照一定逻辑关系连接起来组成控制系统,控制相关生产机械工作。
例如要通过接触器实现两台电机设备的同步运行,采用继电器控制,其控制系统简图如图1。
SF1 KF电电源源母母线线图1 继电器控制系统简图由图可知它的三条支路是并行工作的,当按下按钮SF1,中间继电器KF得电,KF的两个触点闭合,接触器QA1、QA2同时得电并产生动作,所以其控制逻辑关系为由继电器、接触器硬接线(硬件)方式。
2.方案二单片机控制它的控制系统是基于芯片级的系统,设计开发一个单片机系统,需要先设计硬件系统,画硬件电路图,制作印刷电路板,购置各种所需的电子元器件,焊接电路板,进行硬件调试,进行抗干扰设计和测试的大量工作;需要使用专门的开发装置和低级编程语言编制控制程序,进行系统联调。
3.方案三可编程控制器控制它的控制思想是采用可编程的存储器,用来在其部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。
PLC是一种工业控制计算机,故它的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上,即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的,这种方案的控制功能接线图如图2。
图2 用PLC实现控制功能的接线示意图由图可知CPU是以分时操作方式来处理各项任务的,计算机在每一瞬间只能做一件事,所以程序的执行是按顺序依次完成相应各电器的动作,其控制逻辑关系为由部存储逻辑(软件)方式。
(二)方案比较1.PLC与继电器控制系统的区别继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力,但使用了大量的机械触点,使设备连线复杂,且触点在开闭时易受电弧的损害,寿命短,系统可靠性差。
PLC的梯形图与传统的电气原理图非常相似,主要原因是PLC梯形图大致上沿用了继电器控制的电路元件符号和术语,同时,信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的;但PLC的控制与继电器的控制又有根本的不同之处,主要表现在以下几个方面:(1)控制逻辑继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑,利用继电器机械触点的穿了或并联,及时间继电器等组合成控制逻辑,其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高,一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难。
另外,继电器触点数目有限,每个只有4 – 8对触点,因此灵活性和扩展性很差。
而PLC采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式存储在存中,要改变控制逻辑,只需改变程序即可,故称做“软接线”,因此灵活性和扩展性都很好。
(2)工作方式电源接通时,继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态,即该吸合的都应吸合,不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合,它属于并行工作方式。
而PLC的控制逻辑中,各部器件都处于周期性循环扫描过程中,各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的前后顺序计算的出,所以它属于串行工作方式。
(3)可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点,连线也多。
触点开闭时会受到电弧的损坏,并有机械磨损,寿命短,因此可靠性和课维护性差。
而PLC采用微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,体积小、寿命长、可靠性高。
PLC还配有自检和监督功能,能检查出自身的故障,并随时显示给操作人员;还能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。
(4)控制速度继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低,触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。
另外,机械触点还会出现抖动问题;而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制,属于无触点控制,速度极快,一般一条用户指令的执行时间在微妙数量级,且不会出现抖动。
(5)定时控制继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。
一般来说,时间继电器存在定时精度不高,定时围窄,且易受环境湿度和温度变化的影响,调整时间困难等问题。
PLC使用半导体集成电路做定时器,时基脉冲由晶体振荡器产生,精度相当高,且定时时间不受环境的影响,定时围最小可为0.001S,最长几乎没有限制,用户可根据需要在程序中设置定时值,然后由软件来控制定时时间。
(6)设计和施工使用继电器控制逻辑完成一项控制工程,其设计、施工、调试必须依次进行,周期长,而且修改困难。
工程越大,这一点就越突出。
而用PLC完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行,周期短,且调试和修改都很方便。
2.PLC与单片机控制系统的区别PLC控制系统和单片机控制系统在很多方面有较大区别,是两个完全不同的概念。
(1)可靠性单片机控制抗干扰能力较低,从理论所要求的I/O总数来看,不论是MCS51系列还是MCS96系列单片机,都必须进行大规模的扩展,这样系统电路更加复杂,进一步降低了系统的可靠性。
而PLC应用于工业理论控制,PLC的可靠性得到了工控业界的认可。
(2)开发成本单片机本身售价虽不高,但要购入单片机开发装置(如仿真器、烧录器、电源)和还要模拟制板等,都要不少的费用。
加上开发周期中所投入的人力物力,其价钱就远远地超过用PLC开发的费用。
另外,由于设备是专用特殊设备,其控制系统专用性强,通用性较差,为其投入过多的开发费用不划算。
而用PLC进行的设备开发和控制费用都远远低于采用单片机的费用,其系统可大可小,小到几点,大到数千点,甚至上万点,很好解决工业控制过程。
(3)开发周期从电路设计、模拟制板、编程、仿真、调试等经历非常长的周期,设计中往往要花大部分的时间在硬件设计和编程调试处理上,而对最为重要的工艺工程往往没有更多的时间考虑。
而用PLC进行设备控制,不会花太多精力在硬件处理上,采用积木式结构很快可以形成系统电路。
大部分精力集中在工艺的了解和程序编写上,有利于设备的快速开发,程序的编辑修改、调试都可随时进行,缩短了开发时间。
(4)修改和维护利用单片机开发的设备往往是专用的特殊设备,在市场往往不能找到替代的配件,所以不便于维护。
而随微电子控制技术,PLC的处理能力也越来越强,其通信能力,运算处理、容量(I/O容量和程序容量)等都有充足的发展。
(三)方案选择根据以上比较可知,PLC在性能上比继电器控制和单片机控制逻辑优异,特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便,而且体积小、功耗低、使用维护方便等优点,我们决定选择方案三,以PLC为控制核心设计了自动售货机装置PLC控制系统。
三、可编程控制器的简单介绍(一)PLC的基本结构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,输人输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。
其部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输.如图3所示,PLC控制系统由输人量— 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的输人量,它们经PLC外部输人端子输人到部寄存器中,经PLC部逻辑运算或其他各种运算,处理后送到输出端子,作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。
由此可见,PLC的基本结构由控制部分、输人和输出部分组成。
图3 PLC硬件结构图2.PLC各部分的作用(1)中央处理器(central processing unit, CPU)CPU是由控制器和运算器组成的。
是整个PLC的核心,起着总指挥的作用,是PLC的运算和控制中心。
其主要功能:①诊断PLC电源、部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。
②采集由现场输人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响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:一部分是系统程序存储器。
另一部分是用户存储器,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通过输人输出(I/O)接口电路实现与外围设备的连接。
(4)电源为PLC提供CPU、存储器、输人输出接口等部电路工作需要的电源。
(5)编程设备编程设备是人与PLC联系和对话的工具,是PLC重要的外围设备。
用户可以利用编程设备来输入、读出、检查、修改和调试用户程序,也可用它监视PLC的工作状态、显示错误代码或修改系统寄存器的设置参数等。
(6)输入输出I/O扩展接口输入输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。
对软件来说,I/O地址分配以后才可进行编程;对控制柜及PLC的外围接线来说,只有I/O地址确定以后。
才可以绘制电气接线图、装配图,让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。
(二)PLC的基本工作原理PLC采用循环扫描的工作方式。
每一个循环称为一个扫描周期。
扫描周期的长短主要取决于以下几个因素:一是CPU执行指令的速度;二是执行海条指令占用的时间;三是程序中指令条数的多少。
一个循环扫描周期主要可分为3个阶段。
(1)输入采样阶段在输人采样阶段,CPU扫描全部输人端口,读取其状态并写人输人状态寄存器。
完成输人端采样工作后,将关闭输人端口,转人程序执行阶段。
(2)程序执行阶段在程序执行阶段,根据用户输人的控制程序,从第一条开始逐条执行,并将相应的逻辑运算结果存人对应的部辅助寄存器和输出状态寄存器。
当最后一条控制程序执行完毕后,即转人输出刷新阶段。
(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。
由此可见,输人采样、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期,由此环往复,因此称为循环扫描工作方式。
PLC的扫描工作过程如图4所示。
图4 PLC的扫描工作过程采用循环扫描的工作方式是PLC区别干微机和其他控制设备的最大特点,在使用中应引起特别的注意。
(三)PLC的应用场合随着微电子技术的快速发展,PLC的制造成本不断下降,而其功能却大大增强。
目前在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备,应用面几乎覆盖了所有工业企业,诸如钢铁、冶金、采矿、水泥、石油、化工、轻工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、交通、建筑、食品、娱乐等各行各业。