西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0多库发货

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如果你已经在使用或正在考虑使用PLC，你或许认为这种已经出现了近50年的技术是非常成熟的，并且鲜有空间去;但是，众所周知，正如其他消费类电子领域的产品停止过改进一样，快、小及低的价格让人充满希望。

图1 图中所示的这种、具有强大的灵活性、体积小的基于Rack结构的PLC，正在工业自动化应用领域广泛应用，替换传统的继电器及计时器板。

从一开始，当PLC开始大批量地替代继电器和计时器时，对于未来PLC的发展趋势，就持续存在着一种减少自动控制系统尺寸以及简化支持和维护工作的推动力。在过去的几年里，继电器被小的基于Rack结构(如图1所示)或小的有远程I/O口的PLC所替代。

就软件而言，梯形语言初基于继电器和定时器模拟自动系统，已经成为广为应用的PLC编程语言;但是其他的选择也在慢慢出现，如IEC61331-3 的编程语言。在未来，PLC将会在硬件、软件和通讯的领域持续进步来适应科技的发展。可能的演变将会包括PLC及可编程自动控制器(PAC)部分功能的合并，以实现从工厂底层到层的通讯。

小，快，好

电子工业的不断发展，让今天的处理器、电路板及元器件尺寸不停的缩小，这些技术慢慢的作用于PLC，使其稳定、及坚固，并带来了功能的进一步提升，比如快速的处理器，可扩充的内存能力及新的特色通讯机制等。

为响应市场需求，许多特性和功能正在从往低端PLC迁移。例如，我们可以预期未来的小型PLC将拥有多PLC的特性，而中PLC也将提供小、紧凑的解决方案，以满足客户的需求。

同时，PLC也因内存成本和尺寸的减少而获益。这些优势大地提升本地化数据存储能力，允许将PLC用在之前需要昂贵的数据抓取系统的应用场合。这也为其他功能的实现带来可能性，比如产品信息的板载存储，以便于加快故障排除。

今天的PLC也从USB技术中受益匪浅，使得联网、编程及对控制系统的监控变得的容易。随着USB技术的持续进步，以及小的迷你USB连接器的出现，你可以期待在多的小型PLC上看到这种通讯选项。

另外一个的例子是，从快速变化的消费类电子世界快速渗透到工业市场的非易失性便携存储设备。通过在一个小小的封装里面提供大量的附加存储空间，它们给PLC的用户带来了非常大的好处。这些可能的选项包括USB装置，SD卡，mini SD以及Micro SD卡等，从而为终用户、机械制造商及系统集成商增加高达32GB的额外存储空间。

图2 典型的PLC包含多种通讯接口，能够支持多种不同的工业通讯协议。

PLC和PAC的融合

许多工业控制器供应商还在以PAC和PLC之间的异同为卖点，但是未来的自动化工程师考虑他们的系统时，可能不会关心到底是何许名字，他们只会专注于性能和实际的功能。就像这两种设备的定义和特性不断演变样，PLC和PAC将会彼此融合发展。

基于这种演变，在低端和市场会出现大量的机会。随着硬件技术的进步，的功能将进入低端处理器。这将反过来推动供应商将多功能和选择融入产品中。

高速处理器和多的存储空间将会促进功能的应用，比如运动控制、视觉系统的集成及多种通讯协议的协同支持。当然，PLC也将依旧保持其简单的特性来吸引多用户。

在PAC与PLC相互融合期间，我们可以看到这两种产品自身不断地完善和进步。PAC可以允许用户在传统意义的工业自动化的领域进行拓展，鼓励供应商研发新的产品来满足客户的需求。

这些需求向产品设计者发起挑战：迫使他们寻找新的方向，如支持现有的元器件构建一个新的系统以满足严酷的工业环境。未来的挑战将包括提供可连接性，存储的扩展能力，以及控制器处理能力的提升，以应对日益复杂的应用，同时还要求维持甚至降低终产品的成本。

梯形语言：不说再见

50年前，硬接线的继电器逻辑被梯形语言替代，这种语言为熟悉继电器逻辑的技术人员和工程人员带来了便利，但是它也有其局限性，尤其是在过程控制及数据处理应用中。

IEC61131-3提供了对于工业控制器的另一种编程语言，但是梯形语言还是有其自身的优势，并且一直显示着它的魅力。虽然对于过程控制来说，有连续功能图示，结构化的文本对于数据处理也是不错的，其他的IEC语言也有自己的优点。但是梯形语言仍将是PLC编程语言的者。

供应商及他们的客户采购内置梯形语言逻辑编程的PLC，并使用此类的PLC控制大量的基础设备。也有大量的工程师、技术员、电器工程师及维护工人倾向于梯形语言这种简单的编程技术。不论硬件如何发展，这种语言还会作为PLC的工业标准持续很久。

虽然梯形逻辑语言可以作为简单的机器控制的基石，但功能块编程技术可以减少代码数量，尤其是需要将PLC代码融入统一编程环境的时候。

图3 内置的高速以太网通讯和改进的数据管理能力使得它容易将PLC连接到高水平的计算系统。

统一的编程环境

将PLC、运动控制及人机界面(HMI)的编程结合到一个统一的环境，是未来几年的一种趋势。将PLC和HMI集成在同一机架上可能会成为下一个趋势，不管显示器是包含在组件中还是作为外部选项。无论同样的处理器还是集成到PLC I/O机架的HMI模块，当前的技术都能够支持这两种方式的组态。

有一个的编程环境对于大多数用户来说是理想的，只要不是太复杂。这些模块结合的好处包括减少学习周期和研发时间。但是，如果这个编程环境并不是设计合理，那么将会变得笨重的和不易操作。

拥有统一的编程环境的重要一步是确保设备之间可以共享同一个标签名数据库。标签名是在程序和过程之间的重要连接。建立数据库是一项耗时的工程，减少这些重复的任务会缩短整体研发时间并减少错误几率。

迎接无线的时代

在过去的几十年特别是90年代早期，在工业应用领域出现了大量的不同的通讯网络和协议。随着时间的推移，这些不同的选择逐渐剩下几个者。跟消费类电子PC与其外设一样，这种趋势将会持续，未来会聚焦于可以自我配置的即插即用方案。

其实并没有必要去关注这些通讯技术是否能达到真正的实时，因为以太网和其他许多工业控制网络的原始速度是远远快于绝大多数应用的需求的。

关于本地存储设备和其他装置的通用接口，USB虽可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是给USB集成硬件和软件是需要设备供应商额外投入的。正因如此，工业硬件供应商的缓慢变化，如条码识别器和电子称等硬件供应商在短期内仍将采用RS232接口。

目前，PLC的通讯接口可以适应多种协议(图2)。预计未来随着用户需求的标准化，这种情况有望得到改观，可能仅仅只有以太网和无线形式，或者再加上一种可能的选项工业蓝牙。

这是一个无线的时代，但是，在我们看到商业和工业无线通讯协议的大融合之前，工业应用确实需要在广范围内具有鲁棒性的无线技术，并确保数据的完整性。

在这个领域内，我们也看到了进步：从新的Wi-Fi(802.11n), ZigBee(802.15.4) 协议到点对点连接，网状连接及蓝牙和近场通讯的兴起，但是目前这些并没有成为执行关键任务的工厂底层适用的解决方案。未来在适合无线应用的远程终端设备(RTU)，或者一些非关键的监控应用(不要求实时控制)中，或将广泛地采用无线技术。

新一代PLC的11个发展趋势

全集成工厂

在PLC的未来引人注目的变化应该是实现企业资源规划(ERP)系统或其他高层级系统与工厂层的集成。在过去，主要的一体化任务是提取机器和过程数据，并将之向上传到那些高层级系统。未来，采用hooks和函数等的新技术将会简化这种集成。

鉴于此，控制器制造商在设计PLC解决方案时，需要多地考虑用户的需求。这种方案不仅仅用于控制，同时还能够实现无缝操作，并提供数据给需要的用户。这可能包括提供通过浏览器或者移动app提供数据的接入，或者包括接入数据库的工具。

增强的通讯、提高的处理速度和大的存储容量赋予PLC管理自己产生的数据的能力。这是PLC的自然发展趋势。

虽然形式、用途和性能将会有大幅度的变化，但是在未来，PLC这个名词依然会作为很多的工业自动化控制器的名字延续下去。PLC的尺寸会持续减小，硬件的发展也将为PLC带来新的特性和功能。软件和通讯能力的提升，将赋予PLC这个悠久的名字一个全新的定位——工业自动化平台。

可编程序控制器（Programmable Logic Controller ）简称PLC, 是一种以微处理器为的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制计算机。它的软、硬件配置与计算机为类似，只不过它比一般计算机具有强的与工业过程相连接的接口和直接的适应于控制要求的编程语言。硬件主要由处理单元CPU、存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成.PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。 
自动售货机是集声、光、机、电于一体的智能科技产物,进入21世纪，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。使未来的自动售货机不仅仅具有售货功能，而是加多元化,及人性化;如：手机支付、远程联机管理、个性的LCD广告显示屏、节能。 
自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技发展水平，是一个国家文明程度的象征。实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将为国内的食品、、饮料等诸多行业的发展带来新的契机，中国的现代文明又将以自动售货机的应用和普及开启一个新的里程碑！

随着的高速发展，自动售货机在中国的普及和应用已是必然趋势。据来自国内自动售货机市场行情分析报告表明：目前国内自动售货机市场走势已逐渐明晰，自动售货机逐步从沿海经济发达地区和各大中城市向内陆和次发达地区延伸，逐步从宾馆、地铁、机场等豪华场所向高中档社区普及，大有星火燎原之势，可以说是市场潜力无限。

设计要求 
1、 自动售货机能销售三种商品：笔（），纯净水（2元），可乐（3元），设数量有限。 
2、 自动售货机只允许投入硬币： 当总币值等于顾客需要的商品单价时（小于等于3元），机器送出需要的商品； 
若总币值大于顾客需要的商品单价时（大于3元），机器进入正常退币程序，并将币退出； 
3、 每次投币时间有限制，设定每次投币时间不过60秒，在时间到时，退还全部硬币。 
4、 当顾客完正常投币后，只需要按一个取货按钮，就可完成购买过程。 5、 顾客一次只能购买一种商品的一个，若需要多商品，需要重复操作。 

总体思想：  
自动售货机内有三种商品：笔、纯净水和可乐，在售货机面板上设置一个取货按钮X1。当顾客按下取货按钮，根据计数器C1，C2，C3，C4的逻辑关系来判断，投了几个币，该给什么货物。Y1，Y2，Y3分别是不同货物的出货口。Y4是过3元的退币口。出货的逻辑关系是： 
Y1=C1*C2（非）       Y2=C2*C3（非） Y3=C3*C4（非）       Y4=C4 
出货有两秒的延时，延时完毕后。将四个计数器清零。如果在顾客投币60秒后，没有按取货按钮。系统将自动将所投的硬币退出。由于购货的逻辑不是很复杂，所以没有设置找零的功能。 
在系统出货（即延时期间），有投币的动作时，将其视为非法！系统进如非正常退币程序。等出货延时完毕后，退币。Y5为非正常程序的退币口

硬件设计  
 
 自动售货机是用户直接面对的终端界面，主要实现功能为：  1）货物存储和出货，自动售货机将销售商品存储其中。 2）无线数据交换。自动售货机具有无线通信功能，可以和现有的GSM/CDMA网络进行对接，接受网络侧发起的各种无线通信连接，也可以主动向GSM/CDMA的网络发起连接。通过无线数据交换可以实现售货机的无线远程控制，并可以实时售货机当前系统状态和销售情况，从而实现整个业务的交易流程可控。自动售货机支持的无线通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA 1X。  
4.1 单片机部分  
  Atmel公司生产的ATmega128单片机内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口：定时器/计数器、实时时钟、PWM通道、A/D转换器、I2C的串行接口、可编程的串行USART接口，SPI串行接口，带片内晶振的可编程定时器和片内的模拟比较器等，它在省电性能、稳定性、抗干扰性能和灵活性方面特色，单片机系统采用5V电源供电，外接电源为24V，经LM2576S芯片开关电源转为5V为系统主电源。  
4.2 LCD部分  
  OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB2312 16×16点阵一级简化汉字和ASCII8×8（半高）及8×16（全高）点阵英文字库，使系统不用扩展外部存储空间。用户输入区位码或ASCII码即可实现本文显示。本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及屏幕的命令。OCMJ中文模块的所有初始化设置工作在上电时自动完成，实现了“即插即用”。同时保留了一条的复位线、可强制复位。规划整齐的10个用户接口命令代码，非常容易记忆。硬件接口采用REQ/BUSY握手协议，简单，OCMJ5X10模块的背光源正引脚所需较大电流才能保证LCD的亮度，所以加9012三管放大，三管基电阻的选择上一定要考虑低温下三管的特性，以保证可正常驱动LCD。  
4.3 GSM/GPRS模块  
  GSM/GPRS模块采用BENQ的M22模块，如图2所示，该模块采用的是标准的AT指令集，正常工作电压为3.3－4.3V，5V的VCC经过IN5401降压到4.3V左右为模块使用，如图3所示，由于GSM/GPRS模块有瞬间脉动电流，在电路设计过程中加了一个2200μF的电解电容可以满足模块的瞬间大电流需求。4.4 电机的驱动部分和电机的5×10控制阵列  
  自动售货机吐出饮料的过程为电机动作推饮料下来，由于电机都是感性的，在停转的时候会有反向电流，所以需要用PC847光电隔离器把控制和驱动信号隔离开来，然后用L293D驱动电机。电机驱动需24V电压，控制信号经过L293D后变为24V左右的电源信号才可驱动电机，电机有三根线：电源、地线和反馈信号（电机转一圈送出一个低电平）。由于要控制50个电机，占用单片机16个I/O口，其中5个为行线低有效，10个为列线高有效，形成5×10阵列，当行为低、列为高的一个交叉点的电机动作推货物出来，在机械制作中使电机转一圈刚好推出一瓶饮料，电机转一圈同时产生一反馈信号，此信号使电机停止转动，另外一种情况是红外检测到有货物落下则电机停止转动