基于plc控制的自動售貨機畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　基于PLC控制的自動售貨機</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文設(shè)計一套基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)，闡述了自動售貨機的發(fā)展背景與前景，詳細分析其功能和特點，提出了總體設(shè)計方案；選用型號為L293D的步進驅(qū)動電機，設(shè)計了平面式貯幣、電磁閥退幣的貨幣處理裝置，雙螺旋式的送出機構(gòu)，為降低成本和開發(fā)周期，創(chuàng)造性的選用了

2、集成鍵盤、顯示、設(shè)置功能的控制面板；以三菱FX2N-32MR型PLC為主控制器，基于FXGP/WIN-C編程軟件，采用順序控制的程序設(shè)計思路，設(shè)計了系統(tǒng)控制程序，包括投幣程序、比較選擇購買程序和退幣程序。</p><p>　　該設(shè)計提高了自動售貨機的可靠性和執(zhí)行效率，且系統(tǒng)維護容易，維修簡單，有一定的市場推廣價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動售貨機，可編程序控制器，梯形圖</p

3、><p>　　Based on PLC automatic vending machine system design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Chooses PC machine in the design to take the host workstation on position mach

4、ine, the lower position machine uses PLC to make the controller, three PLC controllers respectively be from the workstation 1, from the workstation 2, from the workstation 3, in the article exhaustively introduced the au

5、tomat various hardware composition, and has completed the PLC exterior wiring diagram. In the article has manufactured on the position machine user management contact surface. </p><p>　　The present paper key

6、 point places the PLC various hardware part the design and the introduction, the PLC trapezoidal chart Defers to in the overall design process “asks the question, the analysis question, solves the problem” the guiding id

7、eology, has made the careful elaboration to the overall system design work. </p><p>　　KEY WORDS: the vending machine， Programmable controller， Ladder diagram</p><p><b>　　目　錄</b></

8、p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究背景1</p><p>　　1.2自動售貨機設(shè)計目的和意義2</p><p>　　1.3自動售貨機功能分析2</p><p>　　1.3自動售貨機發(fā)展趨勢3</p><p>　　第2章

9、自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計4</p><p>　　2.1PLC的硬件組成4</p><p>　　2.2電機的選擇4</p><p>　　2.3貨幣處理裝置7</p><p><b>　　2.4送出機構(gòu)7</b></p><p>　　2.5按鈕裝置10</p><p>

10、;　　2.6 顯示裝置10</p><p>　　2.7 本章小結(jié)11</p><p>　　第3章 總體設(shè)計方案12</p><p>　　3.1自動售貨機系統(tǒng)12</p><p>　　3.1.1硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程12</p><p>　　3.1.2控制子系統(tǒng)簡述13</p><p

11、>　　3.1.3PLC的選擇13</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求及基本原則14</p><p>　　3.2.1編程要求14</p><p>　　3.2.2基本原則15</p><p>　　3.3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖16</p><p>　　第4章 自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計18<

12、;/p><p>　　4.1自動售貨機控制方案設(shè)計18</p><p>　　4.2 PLC選型18</p><p>　　4.2.1PLC概述18</p><p>　　4.2.2PLC的主要功能19</p><p>　　4.2.3 I/O點估算和PLC選型20</p><p>　　4.3 I/

13、O地址設(shè)計21</p><p>　　4.4 流程設(shè)計22</p><p>　　4.5PLC與現(xiàn)場器件的連接24</p><p>　　4.6 程序設(shè)計25</p><p>　　4.6.1比較指令和運算指令25</p><p>　　4.6.2 投幣程序26</p><p>　　4.6.3

14、價格比較程序26</p><p>　　4.6.4根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序27</p><p>　　4.6.5選擇商品和送出部分程序27</p><p>　　4.6.6找錢退幣程序28</p><p>　　4.6.7梯形圖和指令表29</p><p><b>　　第5章 仿真30</b

15、></p><p>　　5.1GX7CH軟件的簡介 30</p><p>　　5.2 具體事例的分析31</p><p><b>　　結(jié)　論38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>　　致 謝40<

16、;/b></p><p><b>　　附 錄41</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題研究背景</b></p><p>　　自動售貨機是可完成無人自動售貨,集光、機、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。隨著當前城市規(guī)模

17、的增大，很多公共場合都放置有自動售貨機，極大的滿足了人們的即時性需求，為人們進行簡單物品的采購提供了一種便利。自動售貨機行業(yè)長期以來在美國、日本等國家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個國家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，中國的自動售貨機擁有量僅有2萬臺，相對于13億的人口大國和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢而言，中國自動售貨機行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。傳統(tǒng)的自動售貨機多采用單片機控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計復(fù)雜，抗干擾能力相對較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，

18、維護維修困難。</p><p>　　可編程序控制器( PLC)是綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡單、維護方便等優(yōu)點，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。利用三菱FX-2N PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。本文就詳細

19、地介紹一種用三菱FX-2N PLC 實現(xiàn)的自動售貨機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并編寫了系統(tǒng)程序總框圖和一個具體的梯形圖，經(jīng)實踐驗證該控制系統(tǒng)是可行的。</p><p>　　1.2自動售貨機設(shè)計目的和意義</p><p>　　面對當前快速商品社會，人們的時間觀念越來越重，如何才能更快的購買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動售貨機

20、市場的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個性化的需求。通過自動售貨機進行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費時尚，快捷方便的購物方式滿足了人們在當今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。自動售貨機在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道亮麗風(fēng)景線。自動售貨機已在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標志。</p><p>

21、　　PLC的發(fā)展與計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設(shè)計就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點聯(lián)系實際情況來彌補原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。</p><p>　　1.3自動售貨機功能分析</p

22、><p>　　在進行上、下位機程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動售貨機本身所具備的功能及在進行某種操作后所具有的狀態(tài)。</p><p>　　售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，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)。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有8種商品，其中01號商品（代表第一種商品）價格為2.50元，02商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個1元硬幣，

23、當投入的貨幣超過01商品的價格時，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同此。當按下選擇01商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價格同時啟動相應(yīng)的電機，提取01號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。自動售貨機的工作流程圖如圖1.1所示。</p><

24、p>　　圖1-1自動售貨機工作流程</p><p>　　1.4自動售貨機發(fā)展趨勢</p><p>　　現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約10－15％的電力。進入21世紀時，自動售貨機也將進一

25、步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。</p><p>　　從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，大量生產(chǎn)，大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道，而相對的超市，百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升，在加上場地的局限性和購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器也就有了其相當可觀的前景。</p><p>　　第2章 自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計&

26、lt;/p><p>　　2.1PLC的硬件組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、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、上位計算機等外部設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-1</p><p><b>　　

27、硬件結(jié)構(gòu)圖2-1</b></p><p><b>　　2.2 電機的選擇</b></p><p>　　電動機選擇的參考因素主要包括：電動機型式、電壓與轉(zhuǎn)速；電動機型式種類；電動機防護型式的選擇；電動機電壓和轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1、電動機型式、電壓與轉(zhuǎn)速的選擇 合理選擇電動機型式、電壓與轉(zhuǎn)速的具體內(nèi)容及一般步驟

28、 首先要根據(jù)生產(chǎn)機械對電力傳動提出的要求，如起動與制動的頻繁程度，有無調(diào)速要求等等來選擇電動機的電流種類，即選用交流電動機還是選用直流電動機；其次應(yīng)結(jié)合電源情況選擇電動機額定電壓的大小；再由生產(chǎn)機械所要求的轉(zhuǎn)速及傳動設(shè)備的要求選取它的額定轉(zhuǎn)速；然后根據(jù)電動機和生產(chǎn)機械的安裝位置和周圍環(huán)境情況來決定電動機的結(jié)構(gòu)型式和防護型式；最后由生產(chǎn)機械所需要的功率大小來決定電動機的額定功率（容量）。綜合以上方面考慮，最后在電機產(chǎn)品目錄中選擇與要求相符

29、的電動機，如果產(chǎn)品目錄中所列電動機不能滿足生產(chǎn)機械的某些特殊要求，則可向電機生產(chǎn)廠家單獨定制。 2.電動機型式種類的選擇 選擇電動機是從交流和直流、機械特性、調(diào)速與起動性能、維護及價格等方面來考慮的，所以選擇時要遵循下列原則： ①首先考慮選用三相鼠籠型異步電動機。因為它具有簡單、堅固耐用、工作可靠、價格低廉和維護方便等優(yōu)點，但是它的缺點是調(diào)速困難、功率因數(shù)低、起動電流較大和起動轉(zhuǎn)矩較小。因此主要適用于作為機械特性較硬而

30、無特殊調(diào)速要求的一般</p><p>　　3.電動機防護型式的選擇 電動機的防護型式有多種，實用中選擇時必須根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇適宜的防護型式電動機。電動機的防護型式有開啟式、防護式、封閉式、防爆式、潛水式等數(shù)種。通常情況下選用開啟式，因為它便宜，但它只適用于干燥清潔的環(huán)境，對于潮濕、易受風(fēng)雨侵蝕、多灰塵、易燃、腐蝕性的環(huán)境應(yīng)選用封閉式，而在灰塵多對電機絕緣無害且易被壓縮空氣吹凈時，可選用防護式。至于潛

31、水泵用電機，則應(yīng)采用完全密封式，以保證在水中工作時不被潮氣侵入，當電動機在有火災(zāi)或爆炸危險的環(huán)境中時，應(yīng)注意必須選用防爆式。 4.電動機電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 （1） 現(xiàn)有工廠企業(yè)的生產(chǎn)機械選配電動機時，電動機的額定電壓應(yīng)與工廠配電電壓一致，新建工廠的電動機，其電壓選擇要與工廠供配電電壓的選擇一起考慮，根據(jù)不同電壓等級經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后擇優(yōu)決定。我國規(guī)定的低電壓標準為220/380V，高壓配電電壓大多數(shù)為10KV。一般中小容

32、量的電動機大都是低壓的，其額定電壓分別為220/380V（D/Y接法）和380/660V(D/Y接法)兩種。當電動機容量超過約200KW時，建議使用者選擇3KV、6KV或10KV的高壓電</p><p>　　自動售貨機吐出飲料的過程實際為電機動作推飲料下來。綜合考慮選擇電機為L293D步進驅(qū)動電機。由于電機都是電感性負載，在停轉(zhuǎn)的時候會有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動信號隔離開來，然后用L2

33、93D步進驅(qū)動電機，電機驅(qū)動需24 V電壓，控制信號經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號才可驅(qū)動電機。</p><p>　　電機有三根線：電源、地線和反饋信號(電機轉(zhuǎn)一圈送出一個低電平)。在機械制作中使電機轉(zhuǎn)一圈剛好推出一瓶飲料，電機轉(zhuǎn)一圈同時產(chǎn)生一反饋信號，此信號使電機停止轉(zhuǎn)動，另外一種情況是紅外檢測到有貨物落下則電機停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　2.3 貨幣處理裝置</p

34、><p>　　貨幣處理裝置包括：檢測貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測裝置；檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無達到規(guī)定的基準狀態(tài)時，將說得到的基準狀態(tài)信號利用所外部；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置。</p><p>　　目前投入試用的“貨幣識別機”設(shè)置有感應(yīng)線圈，通過對貨幣的材料、大小尺寸等各個要素進行感應(yīng)并探明真?zhèn)?。不同的材質(zhì)具有不同的磁場變化，可以

35、通過電子技術(shù)進行分析、探查和識別，更高級的檢測還可以運用頻譜分析。 </p><p>　　貨幣識別器種類繁多,但貯幣退幣機構(gòu)基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進電機退幣。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計中對自動售貨機的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。當貨幣投入后經(jīng)過識別識出電信號后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔體內(nèi)備用；當收

36、到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或退幣電機拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部貨幣依電信號程序推出，完成自動售貨機的退幣找零功能。貨幣處理裝置流程如圖2-2</p><p><b>　　檢測</b></p><p>　　2-2貨幣處理裝置流程圖</p><p><b>　　2.4 送出機構(gòu)</b></p><p>

37、;　　目前，應(yīng)用于自動售貨機上的商品送出機構(gòu)種類較多，下面是一些較典型的送出機構(gòu)。</p><p>　?。?）旋轉(zhuǎn)式送出機構(gòu)</p><p>　　此送出機構(gòu)把飲料放在螺旋導(dǎo)軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機帶動螺旋導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，當飲料轉(zhuǎn)到開口槽時便出槽下貨。這種送出機構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，它要求電機的轉(zhuǎn)矩較大，造價成本較高。</p><p>　　（2）轉(zhuǎn)盤式送出機構(gòu)<

38、/p><p>　　上面是一個很大的喇叭狀罐體存儲容器，下面是一個周邊有若干個圓槽的轉(zhuǎn)盤，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動使罐體落入轉(zhuǎn)盤周邊的槽內(nèi)而被售出。這種送出機構(gòu)也需要較大的轉(zhuǎn)矩來帶動和占用較大的空間，而且會發(fā)生卡死現(xiàn)象。</p><p><b>　?。?）滾筒送出機構(gòu)</b></p><p>　　該送出機構(gòu)由一個階梯梁和滾筒構(gòu)成，滾筒內(nèi)可以裝若干瓶飲料，通過步

39、進電機來帶動滾筒的轉(zhuǎn)動，利用梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機構(gòu)要求電機有較高的轉(zhuǎn)動精度。 </p><p>　　（4）彈簧推動式送出機構(gòu)</p><p>　　這種機構(gòu)是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構(gòu)成的，電機轉(zhuǎn)動一圈就帶動彈簧轉(zhuǎn)動一圈，同時推出一瓶飲料。</p><p>　　本文所設(shè)計的罐體送出機構(gòu)主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進

40、電機和前后兩邊側(cè)板構(gòu)成 ,其中槽輪上槽弧的半徑為罐體的半徑 ,貨道寬度為罐體的直徑.如下送出機構(gòu)示意圖 8所示.</p><p>　　圖8 送出機構(gòu)示意圖</p><p>　　送出機構(gòu)主要通過直線步進電機帶動推拉桿和推拉銷 ,促使槽輪繞著轉(zhuǎn)動中心作往返轉(zhuǎn)動.直線步進電機運作一次 ,使槽輪上下各擺動一次.同時 ,在前后兩邊的側(cè)板上有導(dǎo)向槽 ,推拉銷在導(dǎo)向槽內(nèi)來回運動 ,導(dǎo)向槽的作用是限定推拉

41、桿的運動方向和槽輪擺動角度。</p><p>　　送出機構(gòu)的工作過程如圖8所示 ,自動售貨機正處在待售狀態(tài)下 ,槽輪的槽開口朝下 ,利用阻貨面來支撐和阻擋上面的罐體,起到阻止罐體下落的作用.當售貨機接收到售貨信號時 ,直線步進電機運行并作用于推拉桿 ,推拉桿同時推動槽輪上下擺動一次.在槽輪擺動的前半周 ,槽從開口向下轉(zhuǎn)到開口向上 ,并有一個罐體裝入到槽中;在槽輪擺動的后半周 ,槽的開口向上轉(zhuǎn)到向下 ,并帶動一個罐

42、體向出貨側(cè)擺動 ,同時槽輪的阻貨面擋住后面的罐體 ,電機停止工作 ,這樣就完成一個罐體的售出。</p><p><b>　　2.5 按鈕裝置</b></p><p>　　自動售貨機的按鈕裝置，其特征在于備有操作按鈕和基板，操作按鈕設(shè)置在面板上，基板設(shè)置在操作按鈕側(cè)的相反側(cè)，具有顯示部分和檢測機構(gòu)，顯示部分顯示與操作按鈕對應(yīng)的信息，檢測機構(gòu)用于檢測操作按鈕的操作，顯示部

43、分設(shè)在基板上的與操作按鈕不相向的位置。</p><p><b>　　2.6 顯示裝置</b></p><p>　　液晶顯示器(LCD)是現(xiàn)在非常普遍的顯示器,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極射線管顯示器（CRT）大不相同，LCD是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件，包括段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯

44、示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。 </p><p>　　液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，象磁場中的金屬一樣，當受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適當?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越。LCD顯示屏都是由不同部

45、分組成的分層結(jié)構(gòu)。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。當LCD中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。通常，在彩色LCD面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個

46、單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。TFT LCD技術(shù)能夠顯示更加清晰，明亮的圖象。早期的LCD由于是非主動發(fā)光器件，速度低，效率差，對比度小，雖然能夠顯示清晰的文字，但是在快速顯示圖象時往往會產(chǎn)生陰影，影響視頻的顯示效果，受LCD液晶層中實際單元格數(shù)量的影響，LCD顯示器一般只能提供固定的顯示分辨率。如果用戶</p><p><b>

47、　　2.7本章小結(jié)</b></p><p>　　本章詳細的講解了自動售貨機的硬件結(jié)構(gòu)，從而對自動售貨機的組成有了一個更深的認識，為更好地完成設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　第3章 總體設(shè)計方案</p><p>　　3.1 自動售貨機控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1.1硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程</p>

48、<p><b>　　組成部分</b></p><p>　　圖3-1 自動售貨機硬件系統(tǒng)組成部分</p><p>　　溫控模塊：溫度采集和加熱制冷控制。</p><p>　　銷售模塊：完成整體的銷售動作，一般都是電機驅(qū)動特定的機構(gòu)實現(xiàn)。 </p><p>　　3

49、.人機模塊：包括鍵盤和顯示，有的機器還加上了顯示屏，可以投放廣告。</p><p>　　4. 通訊模塊：目前僅部分高端機器有通訊模塊的功能，一般都是采用GPRS模塊，可以完成銷售統(tǒng)計、原料補給、廣告管理以及一些會員服務(wù)。</p><p>　　5.貨幣識別模塊：主要包括紙幣識別器、硬幣識別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實現(xiàn)識別真假紙幣(一般為拾元、伍元)和硬幣(壹元、伍角)、拒收假幣和殘幣、正確

50、找零的功能。</p><p>　　6.主控模塊：接受人民幣識別系統(tǒng)信息，確認已接受的人民幣是否可購買消費者所指定的商品，確認后按要求售出商品。</p><p><b>　?。?）工作流程</b></p><p>　　首先開機后要自檢各個部件的狀態(tài)是否正常，若不正常要顯示錯誤信息，方便運營人員及時修復(fù)；若自檢通過，檢查商品信息，若缺少貨物，停止銷

51、售該類商品；然后等待，等待消費者投錢和選擇商品，若有人選擇商品，等錢幣投入后就開始執(zhí)行銷售模塊，將產(chǎn)品送出，并找零錢。這是最基本的功能描述，在實際的設(shè)計中，有很多的因素需要考慮，一定要保證機器工作的可靠性和穩(wěn)定性。</p><p>　　3.1.2控制子系統(tǒng)簡述</p><p>　　控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成:</p><p><b>　　（1）售貨價格系

52、統(tǒng)</b></p><p>　　自動售貨機售出的同類商品可分若干品種，其售前設(shè)定價格須預(yù)先貯存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機的價格設(shè)置系統(tǒng)由按鍵和存儲器組成，通過按鍵選擇被設(shè)價商品的種類及價格，并將價格寫入存儲器，該存儲器本身具有掉電保護功能，屬于軟件設(shè)置方式。此外，在簡易型售貨機中，由于出售商品種類少，價格變化小，使用幣種單一，也可用硬件來設(shè)置價格，采用撥碼開關(guān)對應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。</p>

53、;<p>　?。?）累計、可售指示和退幣系統(tǒng)</p><p>　　控制系統(tǒng)的核心CPU對識幣、退幣、無貨檢測及購貨信號進行巡回檢查，當有識幣信號后，將金額數(shù)值送入金額累計存儲器中進行累計，并通過串行擴展口進行顯示，同時將金額累計存儲器中的數(shù)值與預(yù)設(shè)價格存儲器中的數(shù)值進行比較，如金額累計數(shù)值等于或大于預(yù)設(shè)價格數(shù)值，則通過串行接口使可售指示燈亮，提示購貨。此時可按下購貨按鈕，由CPU檢測到購貨信號后，如

54、金額累計存儲器中數(shù)值與預(yù)設(shè)價格相等，則通過并行擴展接口驅(qū)動電磁閥或微電機驅(qū)動出商品，并將金額累計存儲器清零，完成一次售貨過程；如累計金額大于預(yù)設(shè)價格時，驅(qū)動商品后，相減差額由信號驅(qū)動退幣，實現(xiàn)售貨和退幣找零功能。</p><p><b>　?。?）檢測系統(tǒng)</b></p><p>　　在自動售貨機商品貯存道下方安有接觸行程開關(guān)，當貯存道內(nèi)有商品時，壓下行程開關(guān)，售貨機

55、正常工作；當商品出售完畢時，行程開關(guān)被釋放，向CPU發(fā)出無貨信號，經(jīng)檢測通過串行擴展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號，使機身外部 “售完”指示燈亮，此種商品自動停售，即使投幣累計金額達到該道商品預(yù)設(shè)價格數(shù)值，可售按鈕仍然無啟動信號，金額累計存儲器也不清零。</p><p>　?。?）累計及自測功能系統(tǒng)</p><p>　　自動售貨機CPU在每次售出商品后，向售出累計存儲器中累計售出數(shù)據(jù)，通過

56、售貨機內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計結(jié)果。此外，在按下自測功能鍵后，出現(xiàn)自測功能信號，由外部按鍵操作，可檢測各商品貯存道的驅(qū)動商品功能。</p><p>　　3.1.3 PLC的選擇</p><p>　　當某一個控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。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>　　

57、對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，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)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際點數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級，所以一旦它們是交流220V的負載使用，則直流24V的負載只能使用其他

58、的輸出端了，這樣有可能造成輸出點浪費，增加成本，所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，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，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的PLC了。</p><p>　　對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮：</p><p>　?。?） 功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PL

59、C是否有能力控制任務(wù)。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計算速度、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。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。</p><p>　?。?） 價格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當、I/O點數(shù)相當?shù)腜LC的價格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況

60、下，這樣的差價當然是必須考慮的因數(shù)。</p><p>　　PLC主機選定后，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>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求及基本原則</p><p>　　3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

61、因此，在設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則。</p><p>　　（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計過程中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計之前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，充分收集控制現(xiàn)場的資料，同時收集相關(guān)國內(nèi)、國外相關(guān)的資料。同時還要注意和現(xiàn)場的工程

62、管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。</p><p>　　（2）保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 控制程序不僅能在正常條件下運行

63、，而且要在非正常情況下，也能正常工作。</p><p>　　（3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便</p><p>　　一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單

64、、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　?。?）適應(yīng)發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。</p><p&

65、gt;　　3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則</p><p>　?。?）所編的程序要合乎所使用的PLC的有關(guān)的規(guī)定</p><p>　　主要是對指令要準確地理解，正確地使用。各種PLC指令多有類似之處，但還有些差異。對于有PLC使用經(jīng)驗的人，當選用另一種不太熟悉的型號進行編程設(shè)計時，一定要對新型號PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯。</p><p>　?。?/p>

66、2）要使所編的程序盡可能簡潔</p><p>　　簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時間，提高對輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實現(xiàn)某種功能，一般而言，在達到目的的相同時，用功能強的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會少些。</p><p>　　（3）要使所編的程序盡可能清晰</p><

67、p>　　這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標準化。特別是在編制復(fù)雜的程序時，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗，整理出一些標準的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計算機中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設(shè)計起來簡單，別人也易了解。</p><p>　?。?）要使所編的程序合乎PLC的性能指標及工作

68、要求</p><p>　　所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點數(shù)要在所選用PLC的I/O點數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的掃描時間要少于所選用PLC的程序運行監(jiān)測時間。PLC的掃描時間不僅包括運行用戶程序所需的時間，而且還包括運行系統(tǒng)程序，如I/O處理、自監(jiān)測所需的時間。</p><p>　　（5）所編程序能夠循環(huán)運行</p>

69、<p>　　PLC的工作特點是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運行同一程序。它的運行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對象完成了工作循環(huán)（完整程序執(zhí)行一次），則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運行。因為只有這樣才能使控制對象在新的工作周期中也得到相同的控制。</p><p>　　3.3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　根據(jù)上述要求，制定合理方案：首先，應(yīng)該做上位機與下位機的任務(wù)分工，上位機主要用來完成仿真界

70、面的制作過程，而下位機則主要用來完成PLC程序的編寫；其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。例如在進行仿真界面的設(shè)計時可以去觀看一下真正售貨機的外觀，必要時可以借助一些宣傳圖片來設(shè)計自動售貨機的外型；在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口；然后，分別對上、下位機分別進行設(shè)計工作；最后，進行上位機設(shè)計結(jié)果與下位機設(shè)計結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。另外，上位機與下位機的設(shè)計工作是密

71、切配合的，它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對象都應(yīng)該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對象，利用PLC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。本設(shè)計主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對PLC在其中的程序進行設(shè)計。</p><p&

72、gt;　　由此繪出系統(tǒng)組成框圖如3-2所示。</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)：接受人民幣識別系統(tǒng)信息，確認已接受的人民幣是否可購買消費者所指定的商品，確認后按要求售出商品。</p><p>　　錢幣識別傳感器：主要包括紙幣識別器、硬幣識別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實現(xiàn)識別真假紙幣(一般為拾元、伍元)和硬幣(壹元、伍角)

73、、拒收假幣和殘幣、正確找零的功能。</p><p>　　補料及出貨系統(tǒng)：貨柜由多層貨架組成，當購物者指定所需商品后，由控制系統(tǒng)啟動出貨系統(tǒng)出貨；當某種貨物被取出后，補料機構(gòu)自動補料（在這里補料機構(gòu)采用簡單的傾斜式機構(gòu)，即當某種貨物被售出后，補料機構(gòu)里面的貨物直接向前滑至首位進行補位）。</p><p>　　顯示機構(gòu)：顯示購買的瓶數(shù)、投入的錢數(shù)以及剩余的錢數(shù)。</p><

74、p>　　第4章 自動售貨機控制方案設(shè)計</p><p>　　4.1 自動售貨機控制方案設(shè)計</p><p>　?。?）通過分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動關(guān)系較為復(fù)雜，故采取步進指令較為簡單。</p><p>　　本自動售貨機可使用5角硬幣，給計總金額數(shù)帶來麻煩，可對除5角識</p><p>　　別器以外的所對應(yīng)INC指令的計數(shù)器中的值乘

75、2 計算來方便計算總錢數(shù)，即將所有“元”轉(zhuǎn)化為多少個“5角”。</p><p>　　（3）由于實驗室PLC型號三菱FX2N-48MR對某些指令無法識別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用PLS指令進行轉(zhuǎn)化，即通過PLS指令驅(qū)動輔助繼電器M，實現(xiàn)程序功能。</p><p>　　（4）找余時，可找1元與5角，故需對剩余總金額寄存器中的數(shù)目除以2 和取模2，除2結(jié)果即為當前要找1元的數(shù)目，

76、取模2結(jié)果即為當前要找5角數(shù)目。</p><p>　?。?）PLC 選用繼電器輸出型。</p><p>　　（6）實現(xiàn)顧客的循環(huán)購買，故需實現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)（向后跳轉(zhuǎn)）。當顧客再次購買時，余額寄存器（為了退幣，該寄存器中值已除2）中值要先乘2，以便與商品價格比較（商品價格已轉(zhuǎn)化為多少個5角），再進入下次購買 。</p><p>　　（7）退幣結(jié)束時，使用SET指令恢

77、復(fù)初始態(tài)，并置位所有寄存器，以準備下一個顧客購買飲料，防止出現(xiàn)錯誤</p><p><b>　　4.2 PLC選型</b></p><p>　　4.2.1 PLC概述</p><p>　?。?） PLC的由來</p><p>　　在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點：體

78、積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的要求，以在激烈的競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，為此特擬定了十項公開招標的技術(shù)要求， </p><p>　　根據(jù)招標要求，1969年美國數(shù)字

79、設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺PLC（PDP—14型），并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期。從此可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來，而且在工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展很快。</p><p><b>　?。?）PLC的定義</b></p><p>　　在PLC的發(fā)展過程中，美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年把這

80、種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），英文縮寫為PC，并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制以對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制?！眹H電工委員會（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程序控制器標準的草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了草案第二稿，1987年2月頒布了草案第三稿。該草案中對可編程序控制器的定義是：“可編程

81、序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備等都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充起功能的原則設(shè)計。”定義強調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)和應(yīng)用能力。</p><p&

82、gt;　　4.2.2、PLC的主要功能</p><p><b>　?。?）條件控制功能</b></p><p>　　條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。</p><p>　?。?）定時/記數(shù)控制功能</p><p>　　定時/記數(shù)控

83、制功能指用PLC提供的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理功能</b></p><p>　　數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。</p><p><b>　?。?）步進控制功能<

84、/b></p><p>　　步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。</p><p>　?。?）A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能</p><p>　　A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。</p><p&g

85、t;<b>　　（6）運動控制功能</b></p><p>　　運動控制功能是指通過高速計數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。</p><p><b>　　（7）過程控制功能</b></p><p>　　過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。</p

86、><p><b>　　（8）擴展功能</b></p><p>　　擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元（即I/O擴展單元）模塊來增加輸入輸出點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。</p><p>　?。?）遠程I/O功能</p><p>　　遠程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠距離的各種輸

87、入、輸出設(shè)備與PLC主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。</p><p>　?。?0）通信聯(lián)網(wǎng)功能</p><p>　　通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。</p><p><b>　?。?1）監(jiān)控功能</b></p><

88、p>　　監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、計數(shù)器等的設(shè)定值。</p><p>　　4.2.3 I/O點估算和PLC選型</p><p>　　PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)考慮留有適當?shù)挠嗔浚宰鱾溆?。通常，一條邏輯指令占存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位以及算術(shù)運算、數(shù)

89、據(jù)傳送等指令需占存儲器的空間。在選擇存儲器容量時，一般按實際需要的10%至25%考慮裕量。I/O點數(shù)按實際需要的10%至15%考慮備用。用戶存儲容量是指PLC用于存儲用戶程序的存儲器容量。需要的用戶存儲容量的大小由用戶程序的長短決定。</p><p>　　I/O點數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號用的端子的個數(shù)，常稱為點數(shù),用輸入的點數(shù)和輸出的點數(shù)的和來表示。I/O點數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控

90、制規(guī)模就越大。因此，I/O點數(shù)是衡量衡量PLC性能的重要指標之一。國際上流行將PLC的點數(shù)作為PLC規(guī)模分類的標準，I/O點數(shù)在256點以下的為小型PLC，64點及64點以下的為微型PLC，總點數(shù)在2048點以上的為大型機。PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。</p><p>　　本設(shè)計采用的是微型PLC，其中外部輸入端有五角、一元、五元投入端口，可樂、綠茶、奶茶選擇按鈕，開始

91、按鈕，退幣按鈕；外部輸出端有可樂、綠茶、奶茶指示燈，退幣指示燈，可樂、綠茶、奶茶輸出端口，退幣端口，本設(shè)計采用一個小型電機控制電磁閥產(chǎn)生對飲料和錢幣的輸出，在選擇飲料的同時會有相應(yīng)的指示燈亮，其指示采用的電是經(jīng)過變壓器調(diào)制成的24V電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為8點，輸出點數(shù)為11點。根據(jù)以上分析，可選用32點（16I/16O）的PLC，現(xiàn)選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC，這種類型的PLC能夠滿足功能的設(shè)計需要，

92、又在經(jīng)濟上得到了節(jié)省，完全符合設(shè)計需求。</p><p>　　表4-1 三菱FX-2N系列PLC</p><p>　　4.3. I/O地址設(shè)計</p><p>　　一般講，配置好的PLC其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當），故I/O的分配實際上是把PLC的入、出點號分給實際的

93、I/O電路，編程時按點號建立邏輯或控制關(guān)系，接線時按點號“對號入坐”進行接線。</p><p>　　其PLC的I/O分配表如表4-2所示:</p><p>　　表4-2I/O接線表</p><p><b>　　4.4流程設(shè)計</b></p><p>　　按下開始按鈕，通過系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)初始化。顧客按下所選擇的商品按鈕，看

94、是否有貨，若沒有，則會報警提示，否則投入錢幣，然后辨別真?zhèn)?，如有假幣則推出偽幣，若無假幣，通過錢幣累加并顯示，并與商品價格比較，若滿足看是否有余，若有送出商品同時找零并退幣。PLC控制的自動售貨機的程序流程圖如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 自動售貨機程序流程圖</p><p>　　4.5 PLC與現(xiàn)場器件的連接</p><p>　　本系統(tǒng)是一個小型集

95、中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點數(shù)在32個左右，選擇性能價格比較適宜的三菱FX2n-32MR，其中其輸入點為16點，輸出點為16點，該PLC為繼電器輸出型。</p><p>　　了解各個控制對象的驅(qū)動要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計中輸入有開始按鈕、錢幣的投入按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕；輸出有指示燈顯示輸

96、出、飲料輸出、退幣輸出。這些功能都能夠通過PLC進行得到很好的控制；電機提供動力進行對飲料的輸出。</p><p>　　根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖2-1所示：</p><p>　　圖4-3 PLC外部I/O接線圖</p><p>　　該PLC自動售貨機I/O接線圖中， PLC元件X004，X005，X006，X0

97、07是選擇控制按鈕，選擇可樂，綠茶，奶茶。線圈Y010，Y011，Y012，Y016，是作為指示燈的輸出線圈。當你投幣，選擇可樂、綠茶，或奶茶時的指示引導(dǎo)購物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。</p><p><b>　　4.6程序設(shè)計</b></p><p>　　4.6.1 比較指令和運算指令</p><p>　　比較指令在P

98、LC控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進行比較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù)[D]中，如下圖4-4所示，當X000為OFF時，不執(zhí)行CMP指令，M10，M11，M12保持不變；當X000為ON時，執(zhí)行CMP指令，[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進行比較，即C10計數(shù)器值與K10（數(shù)值K10）比較。如果C10當前值小于10，則M10=1；如果C10當前值大于10，則M12=1；如果C10當前值等于10，則M11=1。&

99、lt;/p><p>　　圖4-4 CMP 指令使用說明</p><p>　　運算指令有加法運算和減法運算，運用運算指令是用來計算錢幣的總值和剩余的錢幣。</p><p>　　加法運算：加法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標元件中，如圖4-5所示。</p><p>　　當X000為1時，（D0）+（D5）=（D6），運算是

100、代數(shù)運算</p><p>　　圖4-5加法運算使用說明圖 </p><p>　　減法運算：減法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標元件中，如圖4-6所示。當X000為1時，（D10）+（D12）=（D14），運算為代數(shù)運算。</p><p>　　圖4-6減法運算使用說明圖</p><p>　　4.6.2 投幣程序 &l

101、t;/p><p>　　X001、X002、X003為投幣識別，每識別一次，即X001、X002或X003接通一次，往寄存器D10中累加按鍵代表的相應(yīng)金額，但是在報警和退幣的時候不可投幣，此時繼電器M206和M208會分別斷開，此時投幣無效，只有在退幣過程結(jié)束4s后，再投幣才有效，若在4s內(nèi)投幣則直接退幣。M204在系統(tǒng)上電按下啟動鍵X000后接通后，M205接通時方可開始下一次操作。其具體梯形圖如圖4-7所示：<

102、;/p><p>　　圖4-7 投幣梯形圖</p><p>　　4.6.3 價格比較程序</p><p>　　寄存在D10中的貨幣金額和商品的單價相比較，如第一句中如果（D10）>45，則M6=1；（D10）=45，則M7=1；（D10）<45，則M8=1。以此類推，其價格比較梯形圖如下圖4-8所示：</p><p>　　圖4-8 價格

103、比較梯形圖</p><p>　　4.6.4根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序</p><p>　　根據(jù)選擇的飲料價格不同，投入的錢幣多少，則飲料的指示燈亮的情況也不一樣，指示燈分別有Y010，Y011和Y012分別表示三種飲料的指示燈，具體表現(xiàn)將會在后面具體實例中體現(xiàn)，指示燈的編程梯形圖如下圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9指示燈顯示梯形圖</p>

104、<p>　　4.6.5選擇商品和送出部分程序</p><p>　　選擇商品的輸出，當投入的錢幣達到規(guī)定的價格時，相對應(yīng)商品的指示燈就會亮，當按下所對應(yīng)的按鈕，則對應(yīng)的商品就會輸出。例如當錢幣足夠時，選擇可樂按鈕即X004，其中X005和X006的常閉觸點起到互鎖的作用，這樣的目的就是保證不能同時選擇兩種飲料，其具體的部分梯形圖如下圖4-10所示：</p><p>　　圖4-1

105、0 選擇商品輸出程序圖</p><p>　　4.6.6找錢退幣程序</p><p>　　自動售貨機的退幣鍵為X007，當接通自動售貨機X007按鈕后，線路構(gòu)成閉合，退幣指示燈Y016亮，以表示系統(tǒng)退幣正在進行中，這種顯示結(jié)果能夠表明系統(tǒng)執(zhí)行的完善性。其中常開開關(guān)M34作為自鎖作用，目的是在退幣按鈕選擇以后，能夠使時間繼電器繼續(xù)執(zhí)行其要求的功能，即亮的時間由T6設(shè)置，這里設(shè)置T6=40，就是

106、亮4s。其找錢程序如圖4-11所示：</p><p>　　圖4-11找錢程序梯形圖</p><p>　　自動售貨機退幣時，其系統(tǒng)根據(jù)用戶所剩余額進行比較，當余額大于或者等于5元時，先退幣面值為5元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于1元的余額退1元的貨幣，最后再退回0.5元的用戶余額退回給用戶。</p><p>　　其控制的過程就是先進行錢幣的比較，如果剩余錢幣滿足大于五

107、元，Y022就會有結(jié)果，并且在總的剩余幣值里面減去5元；如果剩余錢幣不夠5元，而大于一元，其結(jié)果就是Y021會顯示動作，并且從總的錢幣值中減去所統(tǒng)計的一元的面值；有5角的，其Y020就會顯示動作，并減去5角的面值。在梯形圖中，常開開關(guān)Y020、Y021、Y022所起的作用是自鎖作用，這樣能夠較為準確的控制錢幣的輸出。</p><p>　　其退幣程序如圖4-12所示：</p><p>　　圖

108、4-12退幣程序梯形圖</p><p>　　4.6.7 梯形圖和指令表</p><p>　　本設(shè)計的總梯形圖和指令表見附錄。</p><p><b>　　第5章 仿真</b></p><p>　　5.1 GX7CH軟件的簡介 </p><p>　　GX7CH是一種模擬調(diào)試PLC梯形圖的一種軟件，它

109、的出現(xiàn)給現(xiàn)代電子行業(yè)帶來了巨大的進步，它可以編寫程序，調(diào)試程序，還可以顯示效果，利用這些功能可以仿真自己所設(shè)計的梯形圖，看看是否能夠達到預(yù)期的效果，可以反復(fù)的修改、調(diào)試、運行，一直達到自己所要實現(xiàn)的目的，這樣可以在設(shè)計中節(jié)約成本，提高經(jīng)濟利用率，總之在模擬電路中起到了良好的運用。</p><p>　　它具體的操作效果及步驟將會在下面設(shè)計中體現(xiàn)，具體一些顯示圖框如圖5-1和5-2及所示。</p>&l