根據自動售貨機的控製需要,該係統的輸入有1個計數器複位開關,3個投幣口,3個飲料選擇按鈕開關,1個啟動按鈕,1個停止按鈕和1個退幣按鈕共9個輸入點;係統的輸出有3個飲料指示燈,1個找錢指示燈,3個飲料排出的接電器和1個7段數碼管顯示,共14個輸出點。根據I/0端子的數量和種類,同時考慮將來的發展需要再增加10%~15%的餘量,則估算PLC所需I/0總點數為32。因此選用日本三菱公司功能較強的小型FX2N—32MR—001整體式PLC。PLC框架配置圖。

CPU模塊采用三菱公司的FX2N—32MR—001模塊。由於該模塊采用交流220V供電,並且自帶16個數字量輸入點,16個數字量輸出點,完全能夠滿足自動售貨機控製係統的要求,因此不再需要另外的電源模塊、數字量輸入/輸出模塊。I/0分配采用自動分配方式,模塊上的輸入端子對應的輸入地址是X000~X017,輸出端子對應的輸出地址是X000~X017。

2.主要參數計算與選擇

由於選用的電動機功率為150W,額定電壓為220V,因此由下麵的計算可得電動機的額定電流是:

I=P/U=150/220=0.7A

(1)開關的選擇。選用低壓斷路器的自動開關QF作為係統的電源總開關,完成主電路的短路保護,在其主電路中的控製對象為電動機。自動開關過電流脫扣值是針對電動機負載而言,可按照電動機啟動電流的1.7倍選定。

本係統有三台負載電動機150W,其啟動電流均較小,因此選擇自動開關QF的電流脫扣值:

式中INE——電動機的額定電流

因此選用IQF=1.5A,型號為DZX7-8025的低壓斷路器自動開關QF。

(2)按鈕的選擇。用啟動、停止按鈕來控製電路的啟停。啟動按鈕帶有常開觸頭,按下按鈕來控製電路的啟停。按下按鈕,常開觸頭閉合;鬆開,常開觸頭複位。停止按鈕帶有常閉觸頭,按下按鈕,常閉觸頭斷開;鬆開,常閉觸頭複位。一般紅色表示停止,綠色表示啟動。

因此選用型號為LAY37的啟動和停止按鈕。

(3)熔斷器的選擇。熔斷器FU1、FU2、FU3分別實現各負載回路的短路保護,FU4完成PLC控製回路的短路保護。選擇螺旋式熔斷器,它有明顯的分斷指令和不用任何工具就可取下或更換熔體等優點。

FU熔體額定電流IFU的選定,考慮電動機衝擊電流的影響,各台電動機不同時啟動,則應按下式計算:

式中INmax——容量最大的一台電動機的額定電流

∑IN——其餘電動機額定電流的總和

因此負載回路中選用熔體IFU=3A,型號為RL6—25的螺旋式熔斷器。

按以上方法選配控製回路中選用熔體的額定電流為1A,型號為RT1632X的螺旋式熔斷器。

(4)熱繼電器的選擇。電動機M1、M2、M3分別由熱繼電器FR1、FR2、FR3實現過載保護。由於電動機的額定電流為0.7A,則選擇型號為JR16—20/3的熱繼電器,其動作電流整定範圍是0.5~0.8A。

(5)接觸器的選擇。在主電路中,接觸器KM1、KM2、KM3分別控製電動機M1(排出咖啡)、電動機M2(排出花茶)、電動機M3(排出汽水),它們各設有運行指示燈,均由對應的接觸器的輔助觸點(常開)點亮,則選擇交流接觸器,一般有3對主觸頭,2對輔助觸頭。其額定電壓應大於或等於所控製線路的電壓。接觸器主觸頭電流按下式計算:

因此選用IC=1A的接觸器主觸頭,選用型號為CJ10—5,線圈電壓為220V AC的交流接觸器。

(6)計數器的選擇。計數器在程序中用作計數控製,采用普通用途16位增計數型計數器。電源正常情況下,即使是非掉電保持型計數器的當前值寄存器也具有記憶功能,因而計數器重新開始計數前要用複位指令才能對當前值寄存器複位。本例采用計數器對係統進行複位。當複位條件M0接通時,計數器的當前值為0,輸出觸點也複位。

(7)定時器的選擇。定時器相當於繼電器電路中的時間繼電器,在程序中用於延時控製。本例采用100ms型定時器,對排出飲料時指示燈閃爍進行計時,對精度要求不高。

3.I/O地址表

自動售貨機PLC的I/0地址。

三、編程

1.控製框圖

自動售貨機控製框圖。

2.控製程序介紹

(1)計數器複位。當X000接通,在第一個脈衝信號到來時,M0產生一個掃描周期的單脈衝,它的常開觸點閉合一個掃描周期,常閉觸點斷開,實現了計數器C1的複位功能。其梯形圖。

(2)售貨機啟停輔助繼電器。當按下啟動按鈕X006時,自動售貨機開始工作,該輔助繼電器M2得電;當按下停止按鈕時,自動售貨機停止工作,該輔助繼電器M2失電。其梯形圖。

(3)投入幣值。在該程序中,自動售貨機啟動之下,當投幣口由X001,X005,X010→OFFON變化時,各投幣口計數器C1的值自動加1,即將投入幣值進行累加作為計數器的當前值。其梯形圖。

(4)顯示在7段數碼管上。在自動售貨機啟動下,將投入的幣值與20比較,並將C1的值送到Y004~Y010的7段數碼管顯示,即將投入幣值在數碼管上顯示出來。若投幣總額小於12元,則綠燈一直在亮。其梯形圖。