設(shè)計(jì)PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、. . . . 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì) 5 / 38畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示意。 作者簽名： 日期：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)

2、）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分容。的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。  作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期：注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4

3、.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體與大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告書(shū)xxxx年xx月xx日院（系）機(jī)電工程系專(zhuān) 業(yè)自動(dòng)化姓 名學(xué) 號(hào)論文（設(shè)計(jì)）題目PLC

4、控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)一、選題目的和意義自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高。PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以安全可靠性、運(yùn)行穩(wěn)定、編程方便、操作簡(jiǎn)單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買(mǎi)好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)售貨機(jī)解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益，方便廣大的市民。實(shí)踐

5、和直覺(jué)告訴我們，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的橫空出世，必將為國(guó)的食品、香煙、飲料等諸多行業(yè)帶來(lái)新的契機(jī)，中國(guó)的現(xiàn)代文明又將以自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用和普與開(kāi)啟一個(gè)新的里程碑！所以設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)是非常必要的。二、本選題在國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)、電于一體的智能科技產(chǎn)物，進(jìn)入21世紀(jì)之后，自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以與高功能化的方向發(fā)展，同時(shí)，PLC的過(guò)程控制應(yīng)用已被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過(guò)程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)正在進(jìn)一步得到增長(zhǎng)。使未來(lái)的自動(dòng)售貨機(jī)不僅僅具有售貨功能，而是更加多元化，人性化，更節(jié)能。在中國(guó),自動(dòng)售貨機(jī)1999年開(kāi)始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、

6、公園等客流較大的場(chǎng)所，已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。,自動(dòng)售貨機(jī)將成為一個(gè)潛在的巨大產(chǎn)業(yè),繼百貨商店、超市之后掀起第三次零售業(yè)革命,其前景非常廣闊。透過(guò)這種智能售貨系統(tǒng),存貨、銷(xiāo)售、物流信息可以準(zhǔn)確、與時(shí)地反饋給客戶(hù)和管理人員。自動(dòng)售貨機(jī)除了更方便售賣(mài)貨品之外,還被視為一種傳播廣泛的廣告媒介。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受。實(shí)踐和直覺(jué)告訴我們，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的橫空出世，必將為國(guó)的食品、香煙、飲料等諸多行業(yè)帶來(lái)新的契機(jī)，中國(guó)的現(xiàn)代文明又將以自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用和普與開(kāi)啟一個(gè)新的里程碑！三、課題設(shè)計(jì)方案 主要說(shuō)明：研究（設(shè)計(jì)）的基本容、觀點(diǎn)與擬采取的研究途徑和方法。 本次設(shè)計(jì)的題目是自

7、動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門(mén)子S7-200型PLC的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的定義、PLC的編程語(yǔ)言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)容和控制要求畫(huà)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(xiàn)圖，結(jié)合梯形圖和外部接線(xiàn)圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。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)容和控制要求準(zhǔn)確畫(huà)出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫(huà)出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理。自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要容（1）此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角、一元的硬幣；（2）如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間（2分鐘

8、）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；（3）當(dāng)投入硬幣的總值等于或才超過(guò)物品價(jià)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；（4）當(dāng)物品對(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；（5）如果顧客投入硬幣總值超過(guò)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；（6）當(dāng)顧客成功購(gòu)買(mǎi)完一件物品后20秒無(wú)操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；（7）如果顧客投入硬幣后又不想買(mǎi)物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；（8）找零時(shí)顧客可選擇退一元的還是五角的；（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(wú)反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。

9、四、計(jì)劃進(jìn)度安排 主要說(shuō)明：起止時(shí)間與分階段的進(jìn)度要求。 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）準(zhǔn)備階段：2011.10.8-2011.10.24：確定畢業(yè)論文課題2011.10.24-2011.10.31：撰寫(xiě)課題說(shuō)明書(shū) 2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究與設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)階段2011.11.3-2011.12.20 確定設(shè)計(jì)（論文）題目與撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告2011.12.21-2012.3.30 畢業(yè)學(xué)生查詢(xún)相關(guān)資料，完成初稿 2012.4.1-2012.4.15 提交中期檢查表 2012.4.16-2012.4.30 綜合老師和自己意見(jiàn)最終定稿 2012.5.4-2012.5.10將設(shè)計(jì)（論文）交于評(píng)閱教師進(jìn)行評(píng)閱，

10、進(jìn)行畢業(yè)答辯 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯階段： 2012.5.15-2012.5.28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯五、主要參考文獻(xiàn)1 程周, 可編程序控制器原理與應(yīng)用M , ：高等教育， 2003年2 王永華, 現(xiàn)代電氣控制與PLC 應(yīng)用技術(shù).M ,：航空航天大學(xué)，2000年3 周美蘭, 周封 忘岳宇, PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)M, ：科學(xué)，2003年4 吳建強(qiáng), 三勇, 可編程控制器原理與應(yīng)用M, 工業(yè)大學(xué)，2000年5 吳中俊, 黃永紅, 可編程序控制器原理與應(yīng)用M, ：機(jī)械工業(yè)，2003年6 萬(wàn)忠, 明芹, 電器與PLC控制技術(shù)M, ：化學(xué)工業(yè)，2003年7 王兆義, 可編程序控制器教程M, ：

11、機(jī)械工業(yè)，2001年8 廖常初, S7-200 PLC 基礎(chǔ)教程M, ：機(jī)械工業(yè)，2001年9 裴進(jìn)靈., 新型自動(dòng)售貨機(jī)的研制 J ，科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì) ， 2002年指導(dǎo)教師意見(jiàn)與建議： 簽名：年 月 日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見(jiàn)： 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表院(系)：機(jī)電工程系 專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化 ×××× 年 ××月 ××日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生邢生歧學(xué) 號(hào)4指導(dǎo)教師冉玉梅職 稱(chēng)計(jì)劃完成時(shí)間：2007年5月1日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度計(jì)劃：2010.01-2

12、010.02：整理和查詢(xún)資料并完成開(kāi)題報(bào)告，寫(xiě)出論文提綱；2010.02-2010.03：整理資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，依據(jù)修改的提綱撰寫(xiě)論文初稿；2010.03-2010.04：在初稿基礎(chǔ)上修改論文，撰寫(xiě)論文第二稿；2010.04-2010.05：繼續(xù)修改論文，最后定稿，交指導(dǎo)老師；2010.05：整理論文資料并裝訂成冊(cè)，組織小組答辯完成情況：本人經(jīng)過(guò)前一段時(shí)間的不斷學(xué)習(xí)與查閱相關(guān)學(xué)習(xí)資料，論文的開(kāi)題報(bào)告與解決問(wèn)題的基本思路已經(jīng)形成，煤氣泄漏檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的相關(guān)資料也已經(jīng)準(zhǔn)備完畢，分析確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架，涉與到以前學(xué)過(guò)的單片機(jī)等相關(guān)知識(shí)，我的論文草稿目前已經(jīng)接近尾聲，敬請(qǐng)老師對(duì)我的論文初稿進(jìn)行指

13、導(dǎo)！指導(dǎo)教師評(píng)議（指出優(yōu)點(diǎn)和不足，如有其它建議，可另附頁(yè)） 簽 名： xxxx年x月x日備 注：目 錄1緒論61.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義61.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要容71.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路72 PLC的概述82.1 PLC的定義82.2 PLC的簡(jiǎn)介82.3 PLC的工作原理82.4 PLC的循環(huán)掃描工作42.5 PLC的硬件組成52.6 PLC的編程語(yǔ)言62.7 PLC的特點(diǎn)63 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)83.1西門(mén)子S7-200 PLC特點(diǎn)83.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件83.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能93.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配103.5 順序功能圖（SFC）113.6梯形

14、圖（LAD）133.7 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明203.8 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線(xiàn)圖203.9 自動(dòng)售貨機(jī)仿真21參考文獻(xiàn)22致25PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)邢生歧（學(xué)院機(jī)電系， 253023）摘 要：本論文設(shè)計(jì)的是基于西門(mén)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，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)以與工作原理，對(duì)基于西門(mén)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(guò)程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以與工作流程，然后以一次交易過(guò)程為例，把交易過(guò)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(shuō)明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。程

15、序涉與到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過(guò)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)期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：PLC；順序功能圖；梯形圖；I/O點(diǎn)的分配1緒論1.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義自動(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(lái)。它又被稱(chēng)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(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂(lè)公司在全世界就布有50萬(wàn)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(kāi)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)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型

16、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)以與消費(fèi)模式和銷(xiāo)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(gòu)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)地的局限性以與購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)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(lái)越多的消費(fèi)者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、圍廣闊的特點(diǎn)，自動(dòng)售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來(lái)方便的同時(shí)，也為經(jīng)營(yíng)者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來(lái)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(qián)、幣箱已滿(mǎn)、售貨機(jī)機(jī)械故障等，經(jīng)營(yíng)者普遍采用

17、人工定時(shí)巡回視察的管理辦法，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又無(wú)法與時(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(xiāo)售狀況進(jìn)行商品銷(xiāo)售狀況分析，預(yù)測(cè)商品的銷(xiāo)售走勢(shì)，確定合理的采購(gòu)和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。同時(shí)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)間發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。1.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要容（1）此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角、一元的硬幣；（2）如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間（2分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；（3）當(dāng)投入硬幣的總值等于或才超過(guò)物

18、品價(jià)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；（4）當(dāng)物品對(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；（5）如果顧客投入硬幣總值超過(guò)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；（6）當(dāng)顧客成功購(gòu)買(mǎi)完一件物品后20秒無(wú)操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；（7）如果顧客投入硬幣后又不想買(mǎi)物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；（8）找零時(shí)顧客可選擇退一元的還是五角的；（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(wú)反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。1.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門(mén)子S

19、7-200型PLC的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的定義、PLC的編程語(yǔ)言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)容和控制要求畫(huà)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(xiàn)圖，結(jié)合梯形圖和外部接線(xiàn)圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。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)容和控制要求準(zhǔn)確畫(huà)出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫(huà)出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理。2 PLC的概述2.1 PLC的定義PLC是一種專(zhuān)門(mén)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(lái)在

20、其部存儲(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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC與其有關(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)。2.2 PLC的簡(jiǎn)介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(lái)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(chǎng)家有65個(gè)，其中最有名氣的廠(chǎng)家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠(chǎng)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(chǎng)家為食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字

21、設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門(mén)子，荷蘭的飛利浦，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(kāi)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。2.3 PLC的工作原理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(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶(hù)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)（見(jiàn)圖1）。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(zhuān)用程序后成為一種專(zhuān)用機(jī)，它采用循環(huán)掃描

22、工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理與應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。讀取輸入執(zhí)行用戶(hù)程序處理通信要求自診斷檢查改寫(xiě)輸出RUN狀體讀取輸入處理通信要求自診斷檢查改寫(xiě)輸出STOP狀體處理任務(wù)圖1各階段2.4 PLC的循環(huán)掃描工作對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開(kāi)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(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)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(chēng)為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描全過(guò)程如圖2所示。（1） 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫(xiě)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

23、。（2） 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶(hù)輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。（3） 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的容，依次送到輸出鎖存電路，并通過(guò)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。圖2 PLC的掃描全過(guò)程2.5 PLC的硬件組成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、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備

24、，其硬件構(gòu)成圖如圖3。圖3 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖2.6 PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶(hù)提供了完善的編程語(yǔ)言來(lái)滿(mǎn)足編制用戶(hù)程序要求。它提供的編程語(yǔ)言通常有以下5種：梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。2.7 PLC的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好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。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)PLC與外圍模塊品種多，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)。（3）編程方便，易于使用PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。（4）功能完善

25、在PLC部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以與移位寄存器、中間寄存器等。（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容量等選用組裝，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。（6）體積小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過(guò)程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。3 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)3.1西門(mén)子S7-200 PLC特點(diǎn)3.11機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）體積小 （2）重量輕 （3）DIN導(dǎo)軌安裝和安裝孔3.12電氣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）免維護(hù)性 （2

26、）配24V/180mA或280mA直流 （3）靈活中斷輸入 （4）便于擴(kuò)展 （5）沒(méi)配有高速計(jì)數(shù)器 （6）模擬電位器外部設(shè)定 （7）CPU214還有脈沖輸出、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能；CPU215/CPU216在此基礎(chǔ)上還有PID指令、通訊能力強(qiáng)等特點(diǎn)3.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件3.2.1 定時(shí)器定時(shí)器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的部器件。定時(shí)器的工作過(guò)程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本一樣，但它沒(méi)有瞬動(dòng)觸點(diǎn)，失電時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)；定時(shí)器得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，常開(kāi)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32767。定時(shí)器指令表見(jiàn)表1。表1

27、定時(shí)器指令語(yǔ)句描述TON Txxx，PT接通延時(shí)定時(shí)器TOF Txxx，PT斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器TONR Txxx，PT保持型接通延時(shí)定時(shí)器BITIM OUT起動(dòng)間隔定時(shí)器CITIM IN,OUT計(jì)算間隔定時(shí)器3.2.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令（見(jiàn)表2）分別執(zhí)行下列運(yùn)算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表2 加減乘除指令梯形圖語(yǔ)句表描述梯形圖語(yǔ)句表描述ADD_I+I INT1,OUT整數(shù)加法DIV_DI/D INT1,OUT雙整數(shù)除法SUB_I-I INT1,OUT整數(shù)減法ADD_R+R INT1

28、,OUT實(shí)數(shù)加法MUL_I*I INT1,OUT整數(shù)乘法SUB_R-R INT1,OUT實(shí)數(shù)減法DIV_I/I INT1,OUT整數(shù)除法MUL_R*R INT1,OUT實(shí)數(shù)乘法ADD_DI+D INT1,OUT雙整數(shù)加法DIV_R/R INT1,OUT實(shí)數(shù)除法SUB_DI-D INT1,OUT雙整數(shù)減法MULMUL INT1,OUT整數(shù)乘法產(chǎn)生雙整數(shù)MUL_DI*D INT1,OUT雙整數(shù)乘法DIVDIV INT1,OUT帶余數(shù)的整數(shù)除法在語(yǔ)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)行下列運(yùn)算：IN1+ OUT =OUT，OUTIN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /

29、IN2=OUT。3.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能自動(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），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。在實(shí)際生活中，我們見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷(xiāo)售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲料、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(gòu)買(mǎi)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。現(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)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(gòu)買(mǎi)，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

30、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)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(gòu)買(mǎi)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(lái)，售貨機(jī)一次交易要涉與加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以與在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能圖4 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖3.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配輸入/輸出單元通常也稱(chēng)I/O單元或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(guò)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

31、又通過(guò)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3所示。表3 自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配表序號(hào)定義點(diǎn)符號(hào)功能1I0.0SB1找零按鈕2I0.1SB2食品五角按鈕3I0.2SB3食品一元按鈕4I0.3SB4飲料一元按鈕5I0.4SB5飲料二元按鈕6I0.5SB6日用二元按鈕7I0.6SB7日用三元按鈕8I2.0SB8投五角硬幣9I2.1SB9投一元硬幣10I2.5SB10找零五角11I2.6SB11找零一元12I3.1SB12食品五角行程開(kāi)關(guān)13I3.2SB13食品一元行程開(kāi)關(guān)14I3.3SB14飲料一元行程開(kāi)關(guān)15I3.4SB15飲料二元行程開(kāi)關(guān)16I3.

32、5SB16日用二元行程開(kāi)關(guān)17I3.6SB17日用三元行程開(kāi)關(guān)18Q3.1食品五角紅燈(物品售完)19Q3.2食品一元紅燈(物品售完)20Q3.3飲料一元紅燈(物品售完)21Q3.4飲料二元紅燈(物品售完)22Q3.5日用二元紅燈(物品售完)23Q3.6日用三元紅燈(物品售完)24Q0.0找零25Q0.1出食品五角26Q0.2出食品一元27Q0.3出飲料一元28Q0.4出飲料二元29Q0.5出日用二元30Q0.6出日用三元31Q2.1食品五角綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）32Q2.2食品一元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）33Q2.3飲料一元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）34Q2.4飲料二元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）35Q2.5日用二元綠燈（可以

33、購(gòu)買(mǎi)）36Q2.6日用三元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）3.5 順序功能圖（SFC）3.5.1 什么是順序功能圖（SFC）順序功能圖是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)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(yǔ)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5所示?？梢杂庙樞蚬δ軋D來(lái)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。步1步2步3動(dòng)作1動(dòng)作2轉(zhuǎn)換2轉(zhuǎn)換1圖5 順序功能圖3.5.2所選擇的順序功能圖（SFC）由于順序功能圖（SFC）有五種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇性分支結(jié)構(gòu)、并發(fā)性分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、

34、復(fù)合結(jié)構(gòu)。本次自動(dòng)售貨機(jī)的SFC圖，根據(jù)控制要求選用選擇性分支結(jié)構(gòu)和并發(fā)性分之結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫x擇性分支結(jié)構(gòu)是一個(gè)控制流可以轉(zhuǎn)入多個(gè)可能的控制流中的某一個(gè)且不允許多路分支同時(shí)執(zhí)行。具體進(jìn)入哪個(gè)分支，取決于控制流前面的轉(zhuǎn)移條件哪一個(gè)為真。而并發(fā)性分之結(jié)構(gòu)是一個(gè)工作步執(zhí)行完后，需要同時(shí)開(kāi)啟若干條分之，并采用雙水平線(xiàn)相連且要有一個(gè)公共轉(zhuǎn)移條件，這兩種順序功能圖結(jié)構(gòu)符合本次自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求，所以選擇這兩種結(jié)構(gòu)。本次自動(dòng)售貨機(jī)的SFC圖如下圖6所示：圖6 自動(dòng)售貨機(jī)順序功能圖3.6梯形圖（LAD）3.6.1什么是梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語(yǔ)言。梯形圖語(yǔ)言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接

35、觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。它與電器控制線(xiàn)路圖相似，如圖7所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(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(yǔ)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(yǔ)言，是PLC的第一編程語(yǔ)言。圖7 傳統(tǒng)繼電器控制線(xiàn)路圖和PLC梯形圖 a傳統(tǒng)繼電器控制線(xiàn)路圖 b PLC梯形圖 在梯形圖中，有兩根豎直的直線(xiàn)，被稱(chēng)為母線(xiàn)，現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線(xiàn)，而把右邊的母線(xiàn)略去不寫(xiě)。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線(xiàn)就如電源的“正極”，而右邊的母線(xiàn)就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左至右流向線(xiàn)圈，則線(xiàn)圈被激勵(lì)

36、。如果沒(méi)有能流，則線(xiàn)圈未被激勵(lì)，“能流”在任何時(shí)刻都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流。3.6.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖（LAD）本此設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)主要銷(xiāo)售食品、飲料、日用三大類(lèi)，而食品有五角和一元，飲料有一元和二元，日用有二元和三元。本次自動(dòng)售貨機(jī)的梯形圖如下所示：3.7 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明上面梯形圖中ADD_DI雙整數(shù)加法當(dāng)投入五角時(shí)加5投入1元是加10，SUB_DI是雙整數(shù)減法當(dāng)成功購(gòu)買(mǎi)物品時(shí)就減去物品對(duì)應(yīng)的數(shù)；T37T56表示通電延時(shí)定時(shí)器,按下物品按鈕時(shí)T37T42延時(shí)8秒，無(wú)操作時(shí)T43啟動(dòng)計(jì)時(shí)20秒，T44與T43配合組成投幣2分鐘無(wú)操作找零，T46T56兩兩配合形成閃爍電路。圖8 自動(dòng)售

37、貨機(jī)模擬操作面板本設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用按鈕開(kāi)關(guān)模擬物品選擇，按鈕有綠燈和紅燈分別表示可購(gòu)買(mǎi)物品和物品銷(xiāo)售完；指示燈模擬物品輸出與找零如圖8所示。3.8 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線(xiàn)圖本次知道售貨機(jī)的外部接線(xiàn)圖如圖9所示，SB2SB7為物品選擇按鈕，當(dāng)投入貨幣物品綠燈亮（Q2.1Q2.6），按下SB2SB7其中一個(gè)，對(duì)用的KM線(xiàn)圈得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出相應(yīng)的物品（Q0.1Q0.6），當(dāng)有物品銷(xiāo)售完其行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，物品紅燈亮并同時(shí)向總部發(fā)送物品銷(xiāo)售完的信息；當(dāng)收買(mǎi)物品總值低于投入總值時(shí)，可按找零按鈕SB1選擇找一元還是五角（SB10、SB11）后KM1得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)找零(Q0.0)。圖9 售貨機(jī)的外部接線(xiàn)圖3.9 自動(dòng)售貨

38、機(jī)仿真程序編寫(xiě)好后無(wú)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(wèn)題的理想方法。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CPU224，擴(kuò)展模塊我們選用2個(gè)8點(diǎn)輸入8點(diǎn)輸出的EM223 (8 I / 8 Q)，如圖10所示。圖10自動(dòng)售貨機(jī)選用CPU和擴(kuò)展模塊接下來(lái)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(kāi)啟仿真軟件就可以仿真。參考文獻(xiàn)1 程周, 可編程序控制器原理與應(yīng)用M , ：高等教育， 2003年2 王永華, 現(xiàn)代電氣控制與PLC 應(yīng)用技術(shù).M , ：航空航天大學(xué)，2000年3 周美蘭, 周封 忘岳宇, PLC

39、電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)M, ：科學(xué)，2003年4 吳建強(qiáng), 三勇, 可編程控制器原理與應(yīng)用M, 工業(yè)大學(xué)，2000年5 吳中俊, 黃永紅, 可編程序控制器原理與應(yīng)用M, ：機(jī)械工業(yè)，2003年6 萬(wàn)忠, 明芹, 電器與PLC控制技術(shù)M, ：化學(xué)工業(yè)，2003年7 王兆義, 可編程序控制器教程M, ：機(jī)械工業(yè)，2001年8 廖常初, S7-200 PLC 基礎(chǔ)教程M, ：機(jī)械工業(yè)，2001年9 裴進(jìn)靈., 新型自動(dòng)售貨機(jī)的研制 J ，科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì) ，2002年P(guān)LC control the design of the vending machineXing Shengqi(Mechanical

40、 andElectronicEngineering Department of DezhouUniversity, Dezhou Shandong, 253023)Abstract:This paper is designed based on the Siemens S7-200 series PLC constitute a vending machine monitoring system, the vending machine program carried out feasibility studies, PLC basic composition, characteristics

41、 and working principle, based on Siemens S7the -200 series PLC vending machine system of the overall design process, a more detailed exposition. Introduces the basic principles and workflow of the vending machine, and then to a transaction, for example, the transaction process is divided into a few block,