电气信息工程学院毕业设计（论文） 自动售货机的PLC系统设计
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。
1.5 松下电工可变成序控制器产品--FP1-C24介绍
经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑，发现松下电工可变成序控制器产品--FP1-C24比较适合自动售货机。因为它是一种功能很强的小型机，在设计的过程中采用先进的方法及组件使其通常只有在大型PLC中才具有的功能，且具有其他控制器所不具备的功能。虽然是小型机。但是其功能较完善，性能价格比高，较适合自动售货机。
现在就对FP1-C24的组成各部分和技术性能做一个简单介绍。在松下电工公司生产的FP系列产品中，FP1属于小型PLC产品，其中C24是具有高级处理功能的型号。从型号可以看出FP1-C24可编程控制器的输入和输出点数（即I/O点）之和为24.
1.5.1 FP1-C24的组成各部分 (1) RS232
该口能于PC机通信编程，也可连接其他外围设备。
(2) 运行监视指示灯
①当运行程序时，“RUN”指示灯亮；
②当控制单元中止执行程序时，“PROG”指示灯亮； ③当发生自诊断错误时，“ERR”指示灯亮；
④当检测到异常的情况时或出现“Watchdog”定时故障时，“ALARM”指示灯亮。
(3) 工作方式选择开关
工作方式选择开关共有3个工作方式档位，即“RUN”，“REMOTE”和“PROG”。 ① “RUN”工作方式
当开关扳到这个档位时，控制单元运行程序。 ② “REMOTE”工作方式
在这个工作方式下，可以使用编程工具改变可编程控制器的工作方式为“RUN”或“PROG”工作
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方式。
③ “PROG”工作方式
在此方式下可以编辑程序。若在“RUN”工作方式下编辑程序，则按出错对待。可编程控制器鸣响报警，提示
编程者将方式选择开关切换至“PROG”工作方式。 ④ 输出端子
C24形的输出端子有8点。该端子板为两头带螺钉可拆卸的板。 ⑤ 直流电源输出端子
在FP1系列主机内部均配有一个供输入端使用的24V直流电源。 ⑥ 输入端子
C24型的输入端子有16点。输入电压范围为直流12～24V。该端子板为两头带螺钉可拆卸的板。 ⑦ 编程工具连接插座（RS422口） 可用此插座经专用外设电缆连接编程工具。 ⑧ 波特率选择开关
有19 200bps和9600bps两档，当可编程控制器与外部设备进行通信时，应根据不同的外设选定波特率。
⑨ 电位器（V0、V1）
这两个电位器可用螺丝刀进行手动调节，实现外部设定。当调节该电位器时，PLC内部对应的特殊数据寄存器
DT9040和DT9041的内容在0～255之间变化，相当与输入外部可调的模拟量。C24有两个（V0、V1）。 ⑩ I/O点状态指示灯和扩展单元接口插座
用来指示输入/输出的通断状态，当某个输入触点闭合时，对应于这个触点编号的输入指示发光二极管点亮（下一排）；
当某个输出继电器接通时，对应这个输出继电器编号的输出指示发光二极管点亮（上一排）。扩展
单元接口插座用于连接FP1扩展单元及A/D、D/A转换单元、链接单元。 1.5.2 技术性能
FP1-C24的主机I/O点数为16/8；最大I/O点数为104；运行速度为1.6μs/步；容量为2720步；基本指令数为80；高级指令数为111；内部继电器为1008点；特殊内部继电器为64点；定时器/计数器为144点；数据寄存器为1660字；特殊数据寄存器为70字；索引寄存器为2字；主控指令为32点；跳转标记数为64点；步进数为128级；子程序个数为16个；中断个数为9个程序；输入滤波时间为1－128ms。
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2 PLC系统设计
2.1 可编程序控制系统设计的基本原则 2.1.1 控制系统设计原则
任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高
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) 最大限度地满足被控对象的控制对象。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和改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。
2.1.2 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：
（1）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、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。包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。控制系统程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作安全、可靠的关键。因此，控制程序饿设计必须经过反复调试、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。
2.1.3 控制系统设计的一般步骤
（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。
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（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系统。
（4）分配PLC饿I/O点，设计I/O连接图。
（5）进行PLC程序设计，同时可进行控制太的设计和现场施工。
2.1.4 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。
（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”。
2.1.5 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土，用以清楚地表明动作的顺序和条件。 （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。 （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。
控制系统设计步骤流程图如图4所示。
3 自动售货机PLC程序设计
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3.1 仿真实验系统中售货机的分析
由于售货机的全部功能时在上位机上模拟的 ，所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟
图4 PLC控制系统设计步骤
替代的。如钱币识别系统可以用按压某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给PLC发布命令，而传动系统也是由计算机来直接模拟的，这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实中自动售货机的运行。
（1） 试验状态假设
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