自动售货机PLC控制新版专业系统设计.doc

茂 名 学 院毕业论文题 目： 自动售货机PLC控制系统设计英文并列题目: wending machines PLC control system design学院 电气工程学院 专业 电气工程及其自动化 班级 电气04-1班学生：张荣 指导老师（职称）金伟（副教授）完成时间：03月30日至06月20日系主任同意日期茂 名 学 院毕 业 设 计（论 文）任 务 书 自动化 系 电气工程及其自动化 专业电气 1 班 学生 张荣 一、毕业设计(论文)课题 自动售货机PLC控制系统设计 二、毕业设计(论文)工作自3月30日起至6月20日止三、毕业设计(论文)进行地点 院内 四、毕业设计(论文)内容要求 1.熟悉课题，明确本课题任务和要求； 2.搜集查询和本课题相关系文件资料,写出开题汇报书； 3.确定进行课题技术路线 ； 4.熟悉自动售货机装置控制步骤和控制要求； 5画出自动售货机控制过程步骤图； 6.确定控制I/O端数,并画出控制端连接图； 7.依据 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.依据逻辑梯形图进行系统程序设计； 11.进行系统控制试验,并对试验结果分析； 12.撰写毕业论文（要求三稿）； 13.准备毕业论文答辩。 教研室责任人 指导老师 金伟 接收设计论文任务开始实施日期 年 3 月 30 日学生署名 摘要本文介绍了自动售货机基础原理和工作步骤，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为多个程序块，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作用。程序包含到了自动售货机工作绝大部分过程。利用PLC控制自动售货机提升了系统稳定性，确保自动售货机能够长久稳定运行。关键词 自动售货机；可编程序控制器；梯形图Abstract The digest this text has introduced the basic principle and workflow of the dispenser , then take transaction course as an example , divide the trade course into several procedure ones, then carry on programming to the procedure one separately. It has stated the role in dispenser of the controller of can programme ing that concrete. The procedure has involved most course that the dispenser worked. The dispenser utilizing PLC to control has improved systematic stability, it can be steady in a long-term to guarantee the dispenser and run. Keyword dispenser ; Can programme the controller ; Ladder-shaped pictureKeywords dispenser ;vending machine ; Ladder-shaped picture 目录摘要IAbstractII目录I第一章 序言1第二章 自动售货机介绍32.1自动售货机功效分析32.1.1 自动售货机基础功效32.2 PLC选型标准42.3 PLC概述52.3.1 PLC产生52.3.2 PLC定义62.3.3 PLC发展趋势62.3.4 PLC特点72.3.5 PLC关键功效92.4 PLC基础结构及原理102.4.1 PLC系统结构102.4.2 PLC各部分作用112.5 三菱可变成序控制器产品FX2n系列介绍13第三章 PLC系统设计153.1 可编程序控制系统设计基础标准153.1.1 控制系统设计标准153.1.2 控制系统设计基础内容153.1.3 PLC控制系统设计通常步骤及内容163.1.4 程序设计步骤163.1.5 编写梯形图注意事项18第四章 自动售货机PLC程序设计194.1自动售货机设计过程分析194.1.1试验状态假设194.1.2一次交易过程分析194.2 分步程序设计194.2.1 PLC程序设计194.2.2设计24第五章 控制系统分析和特点295.1控制系统性能分析295.2控制系统设计特点31第六章 结束语32参考文件33致谢34第一章 序言从自动售货机发展趋势来看，它出现是因为劳动密集型产业结构向技术密集型社会转变产物。大量生产、大量消费和消费模式和销售环境改变，要求出现新流通渠道；而相正确超市、百货购物中心等新流通渠道产生，人工费用也不停上升；再加上场地不足和购物便利性等这些原因制约，无人自动售货机作为一个必需机器便应运而生了。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便能够销售商品机械，从狭义来讲就是自动销售商品机械。从供给条件看，自动售货机能够充足补充人力资源不足，适应消费环境和消费模式改变，二十四小时无人售货系统能够更省力，运行时需要资本少、面积小，有吸引大家购置好奇心本身性能，能够很好地处理人工费用上升问题等各项优点。听说自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代西欧，英国是较早实施自动售货机售货国家之一。1942年，在食品销售中首先推广了自动售货销售方法。1950年。英国食品杂货行有500家采取自动售货机售货。1969年，采取自动售货机售货商家增加到23000家，销售商品扩展到文化用具、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、饮料店采取自动售货机。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域自动售货机迅猛发展，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，大家经过自动售货机能够买到食品、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、性能多样化发展，又原来只能出售有限商品品种，转变为继百货企业、超级市场、便民店以后，以消费者和售货机“一对一”自动售货无店铺销售业态。现在，自动售货机产业正在走向信息化并深入实现合理化。比如实施联机方法，经过电话线路将自动售货机内库存信息立即地传送各营业点电脑中，从而确保了商品发送、补充和商品选定顺利进行。而且，为预防地球暖化，自动售货机开发致力于能源节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型自动售货机即使在关掉冷却器情况下也能保持低温，和以往自动售货机相比，它能够节省1015电力。进入二十一世纪时，自动售货机也将深入向节省资源和能源和高功效化方向发展。因经济复苏缓慢，社会对扩大就业和工作场所提供茶点饮料福利事业更为关注。自动售货机不仅保障了惬意工休时间，也是最廉价、提升职职员作效率最有效手段。尤其是在二十四小时无休工作状态中办公场所，使用独具魅力迷你型饮料冲饮机，处理了不间断提供咖啡饮品服务问题，这种服务加速了自动售货机和咖啡饮品服务融合。1999年全美自动售货机协会和全美咖啡服务协会合并使大家更直观地看到了这种融合现象。 日本是自动售货机天堂。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、花及宠物食品等多种商品全部经过自动售货机进行销售。连熟知自动售货机美国游客在日本看到10台自动售货机排成一列景象后，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国家。从不一样种类来看，咖啡茶自动售货机约占全部售货机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、成人用具自动售货机、生活用具自动售货机、烟、方便面自动售货机等多个。关键设置场所包含学校、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。运行自动售货机产业企业在全国大约有800余个，而销售自动售货机原料、商品流通、机械销售企业大约达成了1150个。第二章 自动售货机介绍2.1自动售货机功效分析 这部分叙述了自动售货机多种动作功效和控制要求，给出了完整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含人工操作步骤。2.1.1 自动售货机基础功效在实际生活中，我们见到售货机能够销售部分简单日用具，如饮料、常见药品和小生活保健用具等。售货机基础功效就是对投入货币进行运算，并依据货币数值判定是否能够购置某种商品，并作出对应反应。举一个简单例子来说明，比如：售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一个商品）价格为2.60元，02商品为3.50元，其它类推。现投入1个1元硬币，当投入货币超出01商品价格时，01商品选择按钮处应有改变，提醒能够购置，其它商品同比。当按下选择01商品价格时，售货机进行减法运算，从投入货币总值中减去01商品价格同时开启对应电机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续进行等候外部命令，如继续交易，则同上，假如此时不再购置而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回对应货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要包含加法运算、减法运算和在退币时除法运算，这是它内部功效。还要有货币识别系统和货币传动来实现完整售货、退币功效。自动售货机工作步骤图图1所表示。 图1 自动售货机工作步骤图2.2 PLC选型标准当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最关键事情。首先要选择多大容量PLC ,其次是选择什么企业PLC及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行具体分析，把全部I/O点找出来，包含开关量I/O和模拟量I/O和输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点类型很关键，假如她们之中现有交流220V接触器、电磁阀，又有24V指示灯，则最终选择PLC输出点数有可能大于实际电数。因为PLC输出点通常是多个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一个电源种类和等级。所以一旦它们是交流220V负载负载使用。则直流24V负载只能使用其它输出端了。这么有可能造成输出点浪费，增加成本。所以要尽可能选择相相同级和种类负载，比如使用交流220V指示灯等。通常情况下继电器输出PLC使用最多，但对于要求高速输出情况，就要使用无触点晶体管输出PLC了。对第二个问题，则有以下多个方面要考虑： 1规模要适合输入、输出点数和软件对PLC功效及指令要求是选择PLC机型规模大小关键依据。首先要确保有足够输入、输出点数，并留有一点余地（要有10%备用量）。假如只是为了实现单机自动化，或机电一体化产品，可选择小型PLC。假如控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备较分散，能够选择中型或大型PLC。还应确定拥护程序存放器容量。通常粗略估量方法是：（输入+输出）（1012）=指令步数。尤其要注意因控制较复杂，数据处理量较大，可能出现存放量不够问题。2功效要相当，结构要合理对于以开关量进行控制系统，通常低级机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带少许模拟量控制系统，应选择带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功效低级机。对于控制比较复杂，控制性能要求较高系统，比如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂程度，选择中等或高级机。其中高级机关键用于大规模过程控制、全PLC分布式控制系统和整个工厂自动化等。对于工艺过程比较固定、环境条件很好（维修量较小）场所，选择整体式结构PLC。其它情况则选择模块式结构PLC。3输入、输出功效及负载能力选择选择哪一个功效输入、输出形式或模块，取决于控制系统中输入和输出信号种类、参数要求和技术要求，选择含有对应功效模块。为了提升抗干扰能力，输入、输出均应选择含有光电隔离模块。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、价格廉价，缺点是寿命短、响应速度慢。另外，还应考虑输入、输出负载能力，要注意承受电压值和电流值。应该指出是，输出电流和导通负载电流值是不一样概念。输出电流值是指美意个输出点驱动能力。导通负载电流值是指整个输出模块驱动负载是所许可最大电流值，即整个输出模块满负荷能力。4使用环境条件在选择PLC时，要考虑使用现场环境条件是否符合她要求。通常考虑环境条件有：环境温度、相对湿度、电源许可波动范围和抗干扰等指标。2.3 PLC概述2.3.1 PLC产生 20世纪20年代起，大家把多种继电器。定时器。接触器及其触点按一定逻辑关系连接起来组成控制系统，控制多种生产机械，这就是大家所熟悉传统继电接触器控制系统.因为它结构简单。轻易掌握。价格廉价，在一定范围内能满足控制要求，所以使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位.不过继电接触器控制系统有显著缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功效少，难和实现较复杂控制，尤其是因为它是靠硬连线逻辑组成系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有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，美国汽车制造业竞争猛烈，各生产厂家汽车型号不停更新，它肯定要求生产线控制系统亦随之改变，和对整个开展系统重新配置.为抛弃传统继电接触器控制系统束缚，适应白热化市场竞争要求，1968年美国通用汽车企业公开向社会招标，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，采取插件式结构（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） 成本可和继电器控制盘竞争（7） 输入能够是交流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） 用户存放器最少能扩张到4KB（适应该时汽车装配过程需要） 十项指标关键要求是采取软布线（编程）方法替换继电控制硬接线方法，实现大规模生产线步骤控制。2.3.2 PLC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以下定义：可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计数字式电子系统，它采取了可编程序存放器，用来在其内部进行存放实施逻辑运算、次序运算、定时、记数和算术运算等功效面向用户指令，并经过数字式或模拟式输入或输出，控制多种类型机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备，全部应根据易于和工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功效标准而设计。定义强调了PLC应直接应用和工业环境，它必需含有很强抗干扰能力，广泛适应能力和应用范围。这也是区分和通常微机控制系统一个关键特征。定义还强调了PLC是“数字运算操作电子系统”，她也是一个计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计”工业计算机。这种工业计算机采取“面向用户指令”，所以编程方便。它能完成逻辑运算、次序运算、定时、记数和算术运算等操作，它还含有“数字量和模拟量输入和输出”能力，而且很轻易和“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。2.3.3 PLC发展趋势PLC总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。具体表现在以下多个方面。（1）向小型化、专用化、低成本方向发展伴随微电子技术发展，新型器件大幅度提升功效和降低价格，使PLC结构更为凑，相当和一本精装本书大小，操作使用十分方便。PLC功效不停增加，将原来大、中型PLC才有功效部分地移植到小型PLC上。（2）向大容量、高速度方向发展 大型PLC采取多微处理器系统，有采取了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提升，尤其是增强了过程控制和数据处理功效。另外，存放容量大大增加。（3）智能型I/O模块发展 智能型I/O模块是以微处理器和存放器为基础功效部件，它们CPU和PLC主CPU并行工作，占用主CPU时间极少，有利于提升PLC扫描速度。（4）基于PC编程软件替换编程器 伴随计算机日益普及，越来越多用户使用基于个人计算机上编程软件。编程软件能够对PLC控制系统硬件组态，即设置硬件结构和参数，比如设置各框架各个插槽上模块型号、模块参数、各串行通行接口参数等。（5）PLC编程语言标准化 和个人计算机相比，PLC硬件、软件体系结构全部是封闭而不是开放。在硬件方面，各厂家CPU模块和I/O模块互不通用。PLC编程语言和指令系统功效和表示式也不一致，所以各厂家可遍程序控制器互不兼容。为了处理这一问题，IEC制订了可遍程序控制器标准。标准中共有5种编程语言，许可编程者在同一程序中使用多个编程语言，这使编程能够选择不一样语言来适应特殊工作。（6）PLC通信易用化PLC通信联网功效使它能和个人计算机和其它智能控制设备交换数字信息，使系统形成一个统一整体，实现分散控制和集中控制。（7）组态软件和PLC软件化 个人计算机（PC）价格廉价，有很强数学运算、数据处理、通信和人机交互功效。（8）PLC和现场总线相结合现场总线I/O和PLC能够组成功效强大、廉价DCS系统。（9）开发新型特殊功效模块I/O组件能够提升PLC智能化、高密集度和增大处理能力。(10) CPU处理速度深入加紧现在，PLC处理速度和计算机相比还比较慢，其高CPU也不过80486，未来会全方面使用64位RISC芯片，采取多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方法，将多种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这么可使PLC处理速度达成纳秒级。 2.3.4 PLC特点（1）抗干扰能力强，可靠性好PLC在电子线路、机械结构和软件结构上全部吸收了生产厂家长久积累生产控制经验，关键模块均采取大规模和超大规模集成电路。I/O系统设计有完善通道保护和信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等全部有周到考虑。具体方法关键有以下多个方面：1）隔离：这是抗干扰关键方法之一。PLC输入、输出接口电路通常采取光电耦合器来传输信号。这种光电隔离方法，使外部电路和内部电路之间避免了电联络，可有效抑制外部干扰源对于PLC影响，同时预防外部高电压串入，从而降低故障和误操作。 2）滤波：这是抗干扰另一个关键方法。在PLC电源电路和输入/输出电路中设置了多个滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效抑制。3）对内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等方法，以降低外界干扰，保护供电质量。另外使输入输出接口电路电源相互独立，以避免电源之间干扰。4）内部设置了连锁、环境检测和诊疗、watchdog（“看门狗”）等电路，一旦发觉故障或程序循环实施时间超出了警戒时钟（WDT）要求时间（预示程序进入了死循环），立即报警，以确保CPU可靠运行。5）利用系统软件定时进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采取信息保护和恢复方法。6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后相关状态或信息不丢失。7）采取密封、防尘、抗震外壳封装结构，以适应工作现场恶劣环境。8）以集成电路为基础元件，内部处理过程不依靠于机械触点，以保障高可靠性。而采取循环扫描工作循环方法，也提升了抗干扰能力。（2）控制系统结构简单，通用性强PLC及外围模块品种多，可由多种组件灵活组合成多种大小和不一样要求控制系统。（3）编程方便，易于使用PLC是面向用户设备，PLC设计者充足考虑到现场工程技术人员技能和习惯，PLC程序编制，采取梯形图或面向工业控制简单指令形式。梯形图和继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，轻易掌握，不需要专门计算机知识和语言，只要含有一定电工和工艺知识人员全部可在短时间内学会。（4）功效完善PLC输出/输入功效完善，性能可靠，能够适应和任何形式和性质开关量和模拟量输入/输出。在PLC内部含有很多控制功效，诸如时序、计算机、主控继电器和移位寄存器、中间寄存器等。因为采取了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等很多功效，不仅含有逻辑功效、算术运算、数制转换、和次序控制功效，而且还含有模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功效。（5）设计、施工、调试、周期短用继电接触器控制完成一项控制工程，必需首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏部署和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采取PLC控制，因为其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选择组装，而大量具体程序编制工作也可在PLC到货前进行，所以缩短了设计周期，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输入/输出系统能够直观反应现场总线信号改变状态，还能经过多种方法直观反应控制系统运行状态。（7）易于实现网络化PLC可连成功效很强网络系统。（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，能够方便、灵活地组合成多种不一样规模和要求控制系统，以适应多种工业控制需要。 2.3.5 PLC关键功效1.条件控制功效条件控制（或称逻辑控制或次序控制）功效是指用PLC和、或、非指令替换继电器接触串联、并联极其它多种逻辑连接，进行开关控制。2.定时/记数控制功效定时/记数控制功效指用PLC提供定时器、记数器指令实现对某种操作定时或记数控制，以替换时间继电器和记数继电器。3.数据处理功效 数据处理功效是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算和编码和译码等操作。4.步进控制功效 步进控制功效是指用步进指令来实现在有多道加工工序控制中，只有前一道工序完成以后，才能进行下一道工序操作控制，以替换由硬件组成步进控制器。5.A/D和D/A 转换功效 A/D和D/A 转换功效是指经过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间转换。6.运动控制功效 运动控制功效是指经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.过程控制功效 过程控制功效是指经过PLCPID控制指令或模块实现对温度、压力、速度、流量等物理参数闭环控制。8.扩展功效扩展功效是指经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，也可经过附加多种智能单元及特殊功效单元来提升PLC控制功效。9.远程I/O功效远程I/O功效是指经过I/O单元将分散在远距离多种输入、输出设备和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.通信联网功效通信联网功效是指经过PLC之间联网、PLC和上位机链接等，实现远程I/O控制或数据交换，以完成较大规模系统复杂控制。11.监控功效监控功效是指PLC能监视系统各部分进行状态和进程，对系统中出现异常情况进行报警和统计，甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中定时器、记数器等设定值或强制I/O状态。2.4 PLC基础结构及原理2.4.1 PLC系统结构现在PLC种类繁多，功效和指令系统也全部各不相同，但全部是以微处理器为关键用做工业控制专用计算机，所以其结构和工作原理全部大致相同，硬件结构和微机相同。关键包含中央处理单元CPU、存放器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。其内部也是采取总线结构来进行数据和指令传输。图2所表示，PLC控制系统由输入量PLC输出量组成，外部多种开关信号、模拟信号、传感器检测多种信号均作为PLC输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC输出量对外围设备进行多种控制。由此可见，PLC基础结构有控制部分输入和输出组成。图2 PLC硬件结构图2.4.2 PLC各部分作用 (1) 中央处理器CPU是由控制器和运算器组成。运算器也称为算术逻辑单元，它功效就是进行算术运算和逻辑运算。控制器作用是控制整个计算机各个部件有条不紊地工作，它基础功效是从内存中取指令和实施指令。她关键功效以下： 诊疗PLC电源、内部电路工作状态及编制程序中语法错误。 采集由现场输入装置送来状态或数据，并送入PLC寄存器中。 按用户程序存放器中存放前后次序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令要求任务完成多种运算和操作。将存于寄存器中处理结果送至输出端。应多种外部设备工作请求。(2) 存放器PLC存放器分为两大部分：一大部分是系统存放器，用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。二大部分是用户存放器，包含用户程序存放区及工作数据存放区。(3) 输入输出接口电路PLC经过输入输出（I/O）接口电路实现和外围设备连接。输入接口经过PLC输入端子接收现场输入设备控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接收和处理数字信号。(4) 电源PLC电源是指将外部输入交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLCCPU、存放器、输入输出接口等内部电路工作所需要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I/O点数不能满足输入输出点数需要时，可经过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元和主机单元相连接。(6) PLC基础工作原理PLC采取是循环扫描工作方法。对每个程序，CPU从第一条指令开始实施，按指令步序号做周期性程序循环扫描，假如无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条次序实施用户程序，直至碰到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不停循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC扫描全过程图3所表示。 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，转入程序实施阶段。 程序实施阶段在程序实施阶段，依据用户输入控制程序，从第一条开始逐条实施，并将对应逻辑运算结果存入对应内部辅助寄存器和输出状态寄存器。输出刷新阶段当全部指令实施完成后，将输出状态寄存器中内容，依次送到输出锁存电路，并经过一定输出方法输出，驱动外部对应实施元件工作，这才形成PLC实际输出。 图3 PLC扫描全过程显然扫描周期长短关键取决和程序长短。扫描周期越长，响应速度越慢。因为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响应速度。由此可见，若输入变量在I/O刷新期间状态发生改变，则此次扫描期间输出会对应地发生改变。反之，若在此次刷新以后输入变量才发生改变，则此次扫描输出不变，而要到下一次扫描I/O刷新期间输出才会发生改变。这对于通常开关量控制系统来说是完全许可，不仅不会造成不利影响，反而能够增强系统抗干扰能力。这是因为输入采样仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期大部分时间里实际上是外设隔离。而工业现场干扰常常是脉冲式、短时，因为系统响应较慢，往往要多个扫描周期才响应一次，而数次扫描后，因瞬间干扰而引发误操作将会大大降低，从而提升了系统抗干扰能力。不过对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快系统，就需要精心编制程序，必需时采取部分特殊功效，以降低因扫描周期造成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家族中最优异系列。因为FX2n系列含有以下特点：最大范围包容了标准特点、程式实施愈加快、全方面补充了通信功效、适合世界各国不一样电源和满足单个需要大量特殊功效模块，它能够为各大工厂自动化应用提供最大灵活性和控制能力。为大量实际应用而开发特殊功效开发了各个范围特殊功效模块以满足不一样需要-模拟I/O，高速计数器。 定位控制达成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个特殊功效模块。网络和数据通信连接到世界上最流行开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或采取传感器层次网络处理您通信需要。其它功效内置式24V直流电源 24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。快速断开端子块 因为采取了优良可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也能够更换单元。时钟功效和小时表功效 在全部FX2NPLC中全部有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功效对过程跟踪和机器维护提供了有价值信息。连续扫描功效 为应用所需求连续扫描时间定义操作周期。输入滤波器调整功效 能够用输入滤波器平整输入信号（在基础单元中x000到x017）。注解统计功效 元件注解能够统计在程序寄存器中。在线程序编辑 在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。RUN/STOP 开关 面板上运行/停止开关易于操作。远程维护 远处编程软件能够经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程序。2.6 本章小结 本章具体讲解了PLC具体情况，从而初步认定了，用PLC来控制自动售货机自动运作方案是可行。从而依据自己情况，我先认定用三菱牌子PLC来进行下面设计，首先，自己只接触过三菱牌子PLC；其次，学校试验室PLC全部是三菱牌子，方便检验。第三章 PLC系统设计3.1 可编程序控制系统设计基础标准3.1.1 控制系统设计标准 设计任何一个PLC控制系统，如同设计任何一个电气控制系统一样，其目标全部是经过控制被控对象（生产设备或生产过程）来实现工艺要求，提升生产效率和产品质量。所以，在设计PLC控制系统时，应遵照以下基础标准。(1) PLC控制系统被控对象最大程度地满足工艺要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并于机械部分设计人员和实际操作人员亲密配合，共同拟订电气控制方案，协同处理设计中出现多种问题。(2) 在满足控制系统要求前提下，努力争取使控制系统简单、经济，使用及维修方便。（3）确保控制系统安全、可靠。（4）考虑到生产发展和工艺改善，在配置PLC硬件设备时应合适留有一定裕量。3.1.2 控制系统设计基础内容PLC控制系统是由PLC和用户输入、输出设备连接而成。所以，PLC控制系统设计基础内容应包含以下内容：（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、信号灯等实施元件）和由输出设备驱动控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于通常电气元件，其选择方法在其它相关书籍中已经有介绍。（2）PLC选择。 PLC是PLC控制系统关键部件，正确选择PLC对于确保整个控制系统技术经济性能指标起到关键作用。选择PLC，应包含机型选择、容量选择和I/O模块选择、电源模块选择等。（3）分配I/O点，绘制I/O连接图。（4）设计控制程序。包含控制系统步骤图、梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统步骤图。控制程序是控制整个系统工作软件，是确保系统工作正常、安全、可靠关键。所以，设计控制程序必需经过反复调试、修改，直到满足要求为止。（5）必需时还需设计控制台（6）编制控制系统技术文件。包含说明书、电气图及电气元件明细表。传统电气图，通常包含电气原理图、电器部署图及电气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图统称为“硬件图”。它在传统电气图基础上增加了PLC部分，所以在电气原理图中应增加PLC部分I/O连接图。另外，在PLC控制系统中电气图中还应包含程序图（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善时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。3.1.3 PLC控制系统设计通常步骤及内容（1）依据生产工艺过程分析控制要求,需要完成动作（动作次序、动作条件、必需保护和联锁等）、操作方法（手动、自动；连续、单周期、单步等）。（2）依据控制要求确定所需用户输入、输出设备。据此确定PLCI/O点数。（3）选择PLC机型及容量。（4）定义输入、输出点名称，分配PLCI/O点，设计I/O连接图。（5）依据PLC所要完成任务及应含有功效，进行PLC程序设计，同时可进行控制台设计和现场施工。3.1.4 程序设计步骤（1）对于较复杂控制系统，需绘制系统控制步骤图，用以清楚地表明动作次序和条件。对于简单控制系统，也能够省这一步。（2）设计梯形图。这程序设计关键一步，也是比较困难一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定电气设计实践经验。（3