自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本論文設(shè)計(jì)的是基于西門子S7-200 系列PLC構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的來源與發(fā)展，以及它在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的方案進(jìn)行了論證，介紹了PLC的基本組成、特點(diǎn)以及工作原理，對(duì)基于西門子S7-200 系列PLC構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。</p><

2、p>　　文中詳盡地介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的各硬件組成，并完成了PLC外部接線圖。在PLC梯形圖的編寫時(shí)，文中采用的是西門子PLC梯形圖專用編譯軟件STEP7來進(jìn)行編寫。介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個(gè)程序塊，然后分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。具體說明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過程。利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期

3、穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 智能搶答器, PLC, 順序功能圖, 梯形圖, I/O點(diǎn)的分配</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This thesis is based on Siemens PLC S7-200 series monitoring system consisting of v

4、ending machines, vending machines This paper describes the origin and development, and its development status at home and abroad, on the vending machine programs were demonstrated, PLC introduces the basic composition, c

5、haracteristics and working principle, based on Siemens S7-200 series PLC vending machine system as a whole constitutes the design process in a more detailed discussion. The paper describes in </p><p>　　

6、Key words： Intelligent Responder， PLC，Sequential function chart， ladder， I / O point of the distribution </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p

7、>　　自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義1</p><p>　　第2章 文獻(xiàn)綜述2</p><p>　　第3章 方案設(shè)計(jì)與論證3</p><p>　　3.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求3</p><p>　　3.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路3</p><p>　　3.3 PLC的概述3</p><

8、;p>　　3.3.1 PLC的定義3</p><p>　　3.3.2 PLC的簡(jiǎn)介4</p><p>　　3.3.3 PLC的工作原理5</p><p>　　3.4 PLC的循環(huán)掃描工作6</p><p>　　3.5 PLC的編程語言7</p><p>　　3.6 PLC的特點(diǎn)8</p&g

9、t;<p>　　3.7 PLC的選型9</p><p>　　3.8 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖10</p><p>　　第4章 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)11</p><p>　　4.1PLC的硬件組成11</p><p>　　4.2自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2.1定時(shí)器12</p&

10、gt;<p>　　4.2.2數(shù)學(xué)運(yùn)算指令13</p><p>　　4.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能14</p><p>　　4.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配15</p><p>　　4.5順序功能圖（SFC）16</p><p>　　4.5.1什么是順序功能圖16</p><p>　　4.6梯形圖（LA

11、D）17</p><p>　　4.6.1什么是梯形圖（LAD）17</p><p>　　4.6.2自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)（ＬＡＤ）18</p><p>　　4.7自動(dòng)售貨機(jī)仿真24</p><p>　　4.7.1自動(dòng)售貨機(jī)仿真24</p><p>　　4.7.2仿真中需要注意的問題25</p>

12、<p>　　4.8聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)25</p><p><b>　　結(jié)束語26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b><

13、/p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義</p><p>　　從自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。在日本，70％的罐裝飲料是通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)。在中國(guó),自動(dòng)售貨機(jī)1999年開始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)．如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、公園等客流較大的場(chǎng)所，已不難發(fā)現(xiàn)

14、自動(dòng)售貨機(jī)的身影。</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)能根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)是商業(yè)自動(dòng)化的常用設(shè)備，它不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易。公元1世紀(jì),希臘人希羅制造的自動(dòng)出售圣水的裝置是世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)。1925年美國(guó)研制出售香煙的自動(dòng)售貨機(jī)，此后又出現(xiàn)了出售郵票、車票的各種現(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)。現(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等

15、自動(dòng)售貨機(jī)。一般的自動(dòng)售貨機(jī)由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機(jī)的核心，其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計(jì)算金額。如果投入的金額達(dá)到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號(hào)，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號(hào)，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。70年代以來，出現(xiàn)了采用微

16、型計(jì)算機(jī)控制的各種新型自動(dòng)售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場(chǎng)、車站的自動(dòng)售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動(dòng)支付機(jī)等</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的

17、局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p><b>　　第2章 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國(guó)家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸被越來越多的消費(fèi)者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)，自動(dòng)售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來方便的同時(shí)，也為經(jīng)營(yíng)者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等

18、方面帶來很大的不便。目前售貨機(jī)運(yùn)行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機(jī)機(jī)械故障等，經(jīng)營(yíng)者普遍采用人工定時(shí)巡回視察的管理辦法，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又無法及時(shí)準(zhǔn)確獲取自動(dòng)售貨機(jī)狀態(tài)報(bào)告，給經(jīng)營(yíng)者增加了管理成本和難度，也有可能給消費(fèi)者的正常消費(fèi)造成不便。 　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以使自動(dòng)售貨機(jī)的經(jīng)營(yíng)者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售狀況進(jìn)行商品銷售狀況分析，預(yù)測(cè)商品的銷售走勢(shì)，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。同時(shí)

19、售貨機(jī)的一些故障信息和警報(bào)信息可以實(shí)時(shí)的傳送到相應(yīng)運(yùn)營(yíng)人員，從而可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題</p><p>　　在日本全國(guó)各地，共設(shè)有550萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)（據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)），銷售額達(dá)6兆8969億4887萬日元，為世界第一。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作，輸入商品號(hào)碼和購買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來，甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。雖然日本的自動(dòng)售貨機(jī)總臺(tái)數(shù)低于美國(guó)（據(jù)19

20、97年的統(tǒng)計(jì)為689萬臺(tái)），但是，從人口占有數(shù)來看卻是世界上最高的，美國(guó)平均35人占有一臺(tái)，而日本為23人占有一臺(tái),據(jù)說世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長(zhǎng)河中，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是1904年問世的“郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)”，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售

21、貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國(guó)的飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng)，1962年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了</p><p>　　現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中

22、，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約10－15％的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。</p><p>　　第3章 方案設(shè)計(jì)與論證</p

23、><p>　　3.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求：</p><p>　　1.此售貨機(jī)可投入一元、五角硬幣</p><p>　　2.如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間內(nèi)（2分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；</p><p>　　3.當(dāng)投入硬幣的總值等于或才超過物品價(jià)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；</p><p>　　4.當(dāng)物品

24、對(duì)應(yīng)的指示燈亮綠燈時(shí)，按下按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍；</p><p>　　5.如果顧客投入硬幣總值超過所選物品的價(jià)值時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；</p><p>　　6.當(dāng)顧客成功購買完一件物品后20秒無操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；</p><p>　　7.如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余

25、款退還顧客；</p><p>　　8.找零食顧客可選擇退1元的或是退5角的；</p><p>　　9.當(dāng)物品不足時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額。</p><p>　　3.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程

26、序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計(jì)的控制原理過程。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的重要部分是第三章的設(shè)計(jì)部分，即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才

27、能真正理解本次智能搶答器的控制原理。</p><p>　　3.3 PLC的概述</p><p>　　3.3.1 PLC的定義</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械

28、或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.3.2 PLC的簡(jiǎn)介</p><p>　　PLC是以CPU為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本

29、、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI）于1971年開始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，

30、主要包括CPU、RAM、ROM和輸入/輸出接口電路等。如果把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量-PLC-輸出變量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的信號(hào)均作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC外部端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其它各種運(yùn)算、處理后送到輸出端子，它們是PLC的輸出變量，由這些輸出變量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種</p><p>　　可程序邏輯控制器（PLC，Programmable

31、Logic Controller），乃是一種固態(tài)電子裝置，主要利用輸入／輸出裝置的回授信號(hào)及儲(chǔ)存程序，控制機(jī)械或程序的操作。在工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)中，PLC因?yàn)榫邆鋬r(jià)格便宜、系統(tǒng)穩(wěn)定及環(huán)境適應(yīng)性佳的特點(diǎn)，故一直為自動(dòng)化業(yè)界所采用。近幾年來，各PLC制造廠家無不致力于新機(jī)種的研發(fā)，所以在CPU 處理速度、擴(kuò)展模塊及通訊的功能上，相較于早期PLC控制器，已有長(zhǎng)足的進(jìn)展。</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的

32、開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller(PC)。</p><p>　

33、　個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱PC)發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。</p><p>　　上世紀(jì)80年代至90年代中期是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控

34、制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)

35、，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。如圖3-1所示。</p><p>　　3.4 PLC的循環(huán)掃描工作</p><p>　　對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。P

36、LC的掃描全過程如圖3-2所示。</p><p>　?。?） 輸入刷新階段</p><p>　　在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。</p><p>　?。?） 程序執(zhí)行階段</p><p>　　在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏

37、輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。</p><p>　?。?） 輸出刷新階段</p><p>　　當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 PLC的掃描全過程</p><p&g

38、t;　　3.5 PLC的編程語言</p><p>　　PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。</p><p>　　3.6 PLC的特點(diǎn)</p><p>　?。?）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好</p><p&g

39、t;　　I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)</p><p>　　PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系 統(tǒng)。</p><p>　?。?）編程方便，易于使用</p><p>　　PLC程序的編制，

40、采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。</p><p><b>　?。?）功能完善</b></p><p>　　在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短</p><p>　　PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容

41、量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　?。?）體積小，維護(hù)操作方便</p><p>　　PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。</p><p>　　（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化</p>

42、<p>　　PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。</p><p>　　S7-200 CN 系列PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200 CN 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200 CN 系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200 CN 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：------

43、--* 極高的可靠性--------* 極豐富的指令集--------* 易于掌握--------* 便捷的操作--------* 豐富的內(nèi)置集成功能--------* 實(shí)時(shí)特性--------* 強(qiáng)勁的通訊能力--------* 豐富的擴(kuò)展模塊----S7-200 CN 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有

44、關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：--------* 沖壓機(jī)床--------* 磨床--------* 印刷機(jī)械--------* 橡膠化工機(jī)械--------* 中央空調(diào)--------* 電梯控制--</p><p>　　3.7 PLC的選型：</p><p>　　當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重

45、要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。</p><p>　　對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)

46、一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。</p><p>　　對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：<

47、;/p><p>　?。?）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。</p><p>　?。?）價(jià)格方面

48、 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。</p><p>　　PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。</p><p>　　3.8 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖</p><p>　　本次知道售貨機(jī)的外部接線圖如圖3-3所示，S

49、B2—SB4為物品選擇按鈕，當(dāng)投入貨幣物品綠燈亮（Q0.4—Q0.6），按下SB2—SB4其中一個(gè)，對(duì)用的KM線圈得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出相應(yīng)的物品（Q0.1—Q0.3），當(dāng)有物品銷售完其行程開關(guān)斷開，物品紅燈亮并同時(shí)向總部發(fā)送物品銷售完的信息；當(dāng)收買物品總值低于投入總值時(shí)，可按找零按鈕選擇找一元還是五角（SB7、SB8）后KM1得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)找零(Q0.0)。如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3自動(dòng)售貨機(jī)外部接線

50、圖</p><p><b>　　第4章 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　4.1 PLC的硬件組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、

51、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖。如圖4-1。</p><p>　　圖4-1PLC硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：</p><p>　?。?）用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸

52、出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。</p><p>　?。?）PLC的選擇。 PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</p><p&

53、gt;　　(3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。</p><p>　　（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(tǒng)程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序餓設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。</p><p>　?。?）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)</p><p>　　（6）編制控制系統(tǒng)的技

54、術(shù)文件。</p><p><b>　　4.2.1定時(shí)器</b></p><p>　　定時(shí)器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。定時(shí)器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)，失電時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)打開；定時(shí)器得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合。定時(shí)器的當(dāng)前值、設(shè)定值均為10位有符號(hào)整數(shù)（INT），允許的最大值為3276

55、7。定時(shí)器指令表。如表4-1。</p><p>　　表4-1 定時(shí)器指令</p><p>　　4.2.2數(shù)學(xué)運(yùn)算指令</p><p>　　在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令（見表4-2）分別執(zhí)行在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行程序。如表4-2所示。如圖4-3所示。</p><p>　　表4-2加

56、減乘除指令</p><p>　　圖4-2自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖</p><p>　　4.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程（如圖4-2），并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。</p><p>　　在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲

57、料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。例如：售貨機(jī)中有2種商品，A商品價(jià)格為0.5元，B商品為1元?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過A商品的價(jià)格時(shí)，A商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，B商品也提示。當(dāng)按下選擇A商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去A商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取A號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)

58、進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。</p><p>　　4.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配</p><p>　　輸入/輸出單元通常也稱I/O單

59、元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。本次智能搶答器I/O點(diǎn)的分配如表4-3所示。</p><p>　　表4-3自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)分配表</p><p>　　4.5順序功能圖（SFC）</p><

60、;p>　　4.5.1什么是順序功能圖 </p><p>　　順序功能圖是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中允許和別的語言編程的程序嵌套。順序功能圖由步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作三種主要元件組成，如圖4-3所示?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地設(shè)計(jì)出梯形圖程序。如圖4-3所示。</p&g

61、t;<p>　　圖4-3 順序功能圖</p><p>　　4.6梯形圖（LAD）</p><p>　　4.6.1什么是梯形圖（LAD）</p><p>　　梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖3-4所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架

62、結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言。</p><p>　　在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈

63、被激勵(lì)。如果沒有能流，則線圈未被激勵(lì)，“能流”在任何時(shí)刻都不會(huì)通過接點(diǎn)自右向左流。</p><p>　　4.6.2自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)（ＬＡＤ）</p><p>　　本此設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)主要銷售食品、飲料二大類，而食品有五角和一元，飲料有一元。</p><p>　　本次自動(dòng)售貨機(jī)的梯形圖如下所示：</p><p>　　投五角和一元硬幣的程序。

64、</p><p>　　當(dāng)余額大于或等于五角時(shí)，如按下食品五角按鍵余額減5，8秒后停止，當(dāng)無五食品五角時(shí)按下食品五角按鍵，不減余額，不出物品。</p><p><b>　　食品五角閃爍控制。</b></p><p>　　當(dāng)余額大于或等于一元時(shí)，如按下食品一元按鍵余額減10，8秒后停止，當(dāng)無一元食品一元時(shí)按下食品一元按鍵，不減余額，不出物品。<

65、;/p><p>　　當(dāng)余額大于或等于二元時(shí)，如按下食品二元按鍵余額減10，8秒后停止，當(dāng)無二元食品二元時(shí)按下食品二元按鍵，不減余額，不出物品。</p><p><b>　　食品二元閃爍控制。</b></p><p><b>　　無人操作時(shí)。</b></p><p>　　4.7自動(dòng)售貨機(jī)仿真 </p

66、><p>　　4.7.1自動(dòng)售貨機(jī)仿真</p><p>　　編寫好后程序無法驗(yàn)證程序的正誤，編程能力很難提高，而仿真時(shí)解決這一問題的理想方法。</p><p>　　本次自動(dòng)售貨機(jī)的仿真，首先配置CPU的型號(hào)，為了自動(dòng)售貨機(jī)的仿真方便好看，我們選用CPU226。如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 自動(dòng)售貨機(jī)選用CPU226</p

67、><p>　　接下來將梯形圖程序編譯導(dǎo)出，在仿真軟件中把導(dǎo)出的ASCLL文件導(dǎo)入仿真軟件，開啟仿真軟件就可以仿真了。</p><p>　　4.7.2仿真中需要注意的問題</p><p>　　在仿真的過程中需要注意的是CPU的型號(hào)一定要相互匹配，在這里我們采用的是CPU226，在仿真的過程中程序動(dòng)作可能會(huì)延遲，需要耐心等待。</p><p><

68、;b>　　4.8聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)</b></p><p>　　聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)就將下位機(jī)程序與上位機(jī)相連達(dá)到預(yù)期的效果，在聯(lián)機(jī)調(diào)試之前首先應(yīng)把下位機(jī)定義的符號(hào)寫入上位機(jī)程序中，以便上位機(jī)能識(shí)別下位機(jī)程序。然后將設(shè)置的屬性和上位機(jī)界面相連，上位機(jī)界面如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)物圖</p><p><b>　　結(jié)束語</

69、b></p><p>　　畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意

70、志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。</p><p>　　雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來，也必然會(huì)讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。</p&

71、gt;<p>　　在設(shè)計(jì)過程中投幣的設(shè)計(jì)讓我很頭痛，原因是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身按鍵的抖動(dòng)和掃描時(shí)間的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點(diǎn)，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識(shí)到，想要更為完美的設(shè)計(jì)，我花了大量時(shí)間在上面。</p><p>　　順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。比如我的設(shè)計(jì)還有很多的不足之

72、處，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對(duì)問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 程周·可編程序控制器原理與應(yīng)用 ·北京：

73、高等教育出版社， 2003年</p><p>　　[2] 王永華·現(xiàn)代電氣控制及PLC 應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000年</p><p>　　[3] 周美蘭，周封，忘岳宇·PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)·北京：科學(xué)出版社，2003年</p><p>　　[4] 吳建強(qiáng)，姜三勇·可編程控制器原理及應(yīng)用·哈爾

74、濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000年</p><p>　　[5] 吳中俊，黃永紅·可編程序控制器原理及應(yīng)用·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年</p><p>　　[6] 張萬忠，劉明芹·電器與PLC控制技術(shù)·北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2003年</p><p>　　[7] 王兆義·可編程序控制器教程·北京：機(jī)械工業(yè)出版

75、社，2001年</p><p>　　[8] 廖常初·S7-200 PLC 基礎(chǔ)教程·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　從剛開始接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，衷心的感謝我的指導(dǎo)xx老師給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助。xx老師在PLC方面具有豐富的實(shí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我的設(shè)計(jì)

76、工作給予了很多的指導(dǎo)和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實(shí)際相結(jié)合。尤其在課題設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備階段，xx老師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見，在最后的測(cè)試修改階段老師在百忙之中抽出時(shí)間為我們提供了必要的幫助，這樣使得我們得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)工作，老師淵博的知識(shí)，敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，這將使得我終身受益，謹(jǐn)此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。在這次設(shè)計(jì)，我感受到了很多，人要學(xué)無止境。</p><p&