畢業(yè)論文基于PLC和組態(tài)王的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于PLC和組態(tài)王的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名：*學(xué) 號(hào)：*指導(dǎo)教師：*摘 要隨著科技的發(fā)展及購(gòu)物理念的不斷更新，自動(dòng)售貨機(jī)的出現(xiàn)給我們提供了很多的方便，取代了一些傳統(tǒng)的營(yíng)銷(xiāo)，讓營(yíng)銷(xiāo)方式變得多樣化，同時(shí)也適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需求。為人們提供便利的同時(shí)，又能讓人們體驗(yàn)新的購(gòu)物方式。本文主要介紹了簡(jiǎn)易自動(dòng)售貨機(jī)的基本控制原理及工作流程，采用三菱PLC編程軟件對(duì)售貨機(jī)的售貨過(guò)程進(jìn)行了程序編寫(xiě)，并在組態(tài)王6.55上進(jìn)行模擬交易的仿真。設(shè)計(jì)中主要實(shí)現(xiàn)了普通售貨機(jī)的基本功能，其包括投幣累加、錢(qián)幣不足提示、退幣提示、選擇購(gòu)買(mǎi)商品以及自動(dòng)結(jié)算等功能。設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，一次只能購(gòu)買(mǎi)一種商品，為

2、了不發(fā)生程序錯(cuò)誤，在其中設(shè)計(jì)了較多了互鎖。其整個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)均可在組態(tài)王上進(jìn)行模擬交易。關(guān)鍵字：自動(dòng)售貨機(jī)；控制系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；調(diào)試；仿真AbstractConstantly updated with the development of science and technology and the concept of shopping, vending machine provides us with a lot of convenience, replacing the traditional marketing, let marketing become diversified way,

3、 but also to adapt to the needs of social development. To facilitate the people, but also allows people to experience a new way of shopping.Are introduced in this paper simple vending machine's basic control principle and working process, uses the Mitsubishi PLC programming software of the vendi

4、ng machine sales process of programming, and simulated trading simulation on Kingview 6.55. The design mainly realizes the basic function of ordinary vending machine, which comprises a coin accumulation, coin shortage prompted, coin tips, choose to buy goods and automatic billing and other functions

5、. In the design system, only one kind of commodity can be purchased, in order not to have the procedure mistake, in which the design has been more interlocking. The whole function can simulate the transaction in kingview.Keywords: vending machine ;control system;monitoring system;debugging; simulati

6、on目 錄摘要Abstract第1章 緒論11.1課題的研究目的和意義11.2 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀21.3論文的結(jié)構(gòu)2第2章 自動(dòng)售貨機(jī)的控制方案論證及選擇42.1 自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)介42.2 自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求52.3 自動(dòng)售貨機(jī)的控制方案論證及選擇62.3.1 控制方案論證及比較62.3.2 方案選擇82.4 本章小結(jié)9第3章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及選型103.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成103.2 PLC的選型103.3 工控機(jī)的選型123.4 本章小結(jié)13第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)144.1 PLC的基本工作原理144.2 PLC I/O地址分配144.3自動(dòng)

7、售貨機(jī)PLC控制程序的設(shè)計(jì)154.3.1整體程序設(shè)計(jì)16 4.3.2 投幣累加部分19 4.3.3 比較幣值部分20 4.3.4 選擇及飲料供應(yīng)部分21 4.3.5 退幣及復(fù)位部分224.4 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制程序的仿真調(diào)試234.5本章小結(jié)27第5章 自動(dòng)售貨機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試285.1 上位監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面285.1.1 組態(tài)王軟件介紹285.1.2 自動(dòng)售貨機(jī)靜態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)295.2 定義I/O設(shè)備315.3 自動(dòng)售貨機(jī)主畫(huà)面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)335.4 自動(dòng)售貨機(jī)上下位聯(lián)機(jī)調(diào)試405.4.1 程序的下裝40 三菱FX2N PLC與組態(tài)王6.55的通信425.4.3 上下位聯(lián)機(jī)調(diào)試425

8、.4.4 聯(lián)機(jī)調(diào)試結(jié)果475.5 本章小結(jié)48結(jié)論49總結(jié)與體會(huì)50致謝51參考文獻(xiàn)52 第1章 緒論自動(dòng)售貨機(jī)作為一種先進(jìn)的商業(yè)零售方式，已在全世界近50個(gè)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家得到了迅速的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展，又原來(lái)只能有限商品品種，轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級(jí)市場(chǎng)、便民店之后，以消費(fèi)者與售貨機(jī)“一對(duì)一”自動(dòng)售貨的無(wú)店鋪銷(xiāo)售業(yè)態(tài)。據(jù)有關(guān)資料介紹，在美國(guó)，自動(dòng)售貨機(jī)的商業(yè)零售額每年高達(dá)293億美元，而且每年都以較大的幅度在增長(zhǎng)。在日本和歐洲，自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭同樣非常迅猛，其獲得的業(yè)績(jī)同樣零人矚目。但自動(dòng)售貨機(jī)在我國(guó)的起步比較晚，直至1993年才在廣東、上海開(kāi)始出現(xiàn)，機(jī)器分別從日

9、本、韓國(guó)進(jìn)口?，F(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)的在我國(guó)的發(fā)展已達(dá)1000多臺(tái)，主要分布在北京、上海、廣州及沿海商品經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。由于自動(dòng)售貨機(jī)的便捷靈活和晝夜服務(wù)，受到當(dāng)?shù)厝嗣竦臍g迎。但起初的自動(dòng)售貨機(jī)，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展有一定的局限性，因?yàn)閲?guó)內(nèi)大部分人群都使用紙幣，而當(dāng)時(shí)的自動(dòng)售貨機(jī)只能識(shí)別金屬硬幣，而不能辨別紙幣的真?zhèn)?，特別是小額度的紙幣。鑒于自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展前景，很多專(zhuān)家開(kāi)始攻克這一難題，最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)只能識(shí)別金屬硬幣的缺陷，同時(shí)也在國(guó)內(nèi)得到了很好的發(fā)展。目前的自動(dòng)售貨機(jī)功能更加強(qiáng)大，售貨過(guò)程也各有不同?，F(xiàn)今自動(dòng)售貨機(jī)集聲、光、機(jī)電為一體，能更高效、快捷、準(zhǔn)確、安全的為消費(fèi)者服務(wù)。自動(dòng)售貨機(jī)的新奇

10、、文明、高檔、晝夜服務(wù)、占地小、靈活方便越來(lái)越受到各地區(qū)市民的喜愛(ài)，對(duì)于中國(guó)這個(gè)人口大國(guó)，這一種無(wú)需店鋪和人員看管的銷(xiāo)售模式，無(wú)非是一個(gè)創(chuàng)造高利潤(rùn)最直接的通道。本文就詳細(xì)地介紹一種用三菱FX2N系列的PLC和組態(tài)王6.55實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和仿真界面的設(shè)計(jì)1-2。1.1 課題的研究目的和意義對(duì)于當(dāng)前這樣一個(gè)快速發(fā)展與進(jìn)步的社會(huì)，人們追求的不再是陳舊老套的銷(xiāo)售模式，而對(duì)新事物的產(chǎn)生與發(fā)展反而更具有好奇心與接受能力，在這種情況下，人們習(xí)慣了能更加快捷的去購(gòu)買(mǎi)到自己需要的商品，同時(shí)也在享受那樣一個(gè)購(gòu)物的方式。就在人們需求的改變和科技不斷更新發(fā)展的情況下，誕生出了一種新的科技產(chǎn)物，來(lái)滿

11、足人們對(duì)購(gòu)物的一種體驗(yàn)，這就是自動(dòng)售貨機(jī)從誕生到至今都一直很受到消費(fèi)者歡迎的重要原因。它給人們提供了一種快捷，方便且24小時(shí)無(wú)間斷的營(yíng)業(yè)方式，適應(yīng)各類(lèi)人群對(duì)商品的購(gòu)買(mǎi)需求。它的小巧、方便既能作為城市的一道風(fēng)景裝飾又能為消費(fèi)者人群解決對(duì)商品的需求。久而久之，這樣一個(gè)銷(xiāo)售方式得到人們的認(rèn)同，在許多熱鬧的街道，辦公樓下，甚至住宅小區(qū)都可隨處可見(jiàn)。1.2 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀在中國(guó)，自動(dòng)售貨機(jī)具有廣泛的發(fā)展前途。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、行業(yè)運(yùn)作的變革和入世的到來(lái)，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的普及和應(yīng)用是必然趨勢(shì)?？v觀近年來(lái)國(guó)內(nèi)自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)，從92年開(kāi)始從日、韓等國(guó)引進(jìn)舊機(jī)器擺放國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以來(lái)，到自行研制和生

12、產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化自動(dòng)售貨機(jī)，各廠家、商家蹣跚起步、艱難守業(yè)，已為國(guó)內(nèi)零售業(yè)撐起一片蔚藍(lán)的晴空。由于我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)與美國(guó)、日本和歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大距離，我國(guó)現(xiàn)有城市人口約4億多人，如果按平均500人擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)的話，那么，中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)潛在市場(chǎng)需要量就要80萬(wàn)臺(tái)。據(jù)有關(guān)資料介紹，在天津，一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)每天銷(xiāo)售額平均為200元，在大連平均為280元。如以每臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)每天銷(xiāo)售額為200元計(jì)，全年通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)的銷(xiāo)售額就可達(dá)到600億元。自動(dòng)售貨機(jī)的高（高技術(shù)）、新（新銷(xiāo)售方式）、大（市場(chǎng)潛力巨大）、真（商品貨真價(jià)實(shí)）等優(yōu)點(diǎn)，決定了其具有廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)有關(guān)專(zhuān)家測(cè)算，在中國(guó)，自動(dòng)售貨機(jī)的市

13、場(chǎng)容量最保守的估計(jì)也可達(dá)47萬(wàn)臺(tái)之巨。所以自動(dòng)售貨機(jī)，在中國(guó)會(huì)越來(lái)越受到廣大消費(fèi)者的熱捧，在這么如此巨大的一個(gè)數(shù)字面前，我們?nèi)绻哟髮?duì)自動(dòng)售貨機(jī)的研究，并通過(guò)自己的技術(shù)，制造和維護(hù)自動(dòng)售貨機(jī)，這將是一項(xiàng)很可觀的利潤(rùn)獲取。也能體現(xiàn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)能力和快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)3。1.3 論文的結(jié)構(gòu)本文主要分章節(jié)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行介紹及設(shè)計(jì)，第1章主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀及研究意義；第2章則是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的方案選擇的及所選方案的論證；第3章就是控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及選擇，通過(guò)分小節(jié)介紹硬件的構(gòu)成、選擇、上位機(jī)的選擇與設(shè)計(jì)以及對(duì)PLC的選型；第4章是說(shuō)明下位控制系統(tǒng)的的實(shí)現(xiàn)，其中包括I/O地址的分配、PLC控

14、制程序的設(shè)計(jì)、PLC控制程序的仿真調(diào)試；最后一章，也就是第五章的自動(dòng)售貨機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在組態(tài)王6.55上設(shè)計(jì)仿真界面，將上下位系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)所能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?章 自動(dòng)售貨機(jī)的控制方案論證及選擇2.1自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)介圖2.1 自動(dòng)售貨機(jī)的售貨流程本設(shè)計(jì)采用三菱PLC編程軟件編寫(xiě)了自動(dòng)售貨機(jī)的售貨過(guò)程的控制程序，實(shí)現(xiàn)邏輯的運(yùn)算及選擇可行性，不涉及自動(dòng)售貨機(jī)硬件的選型和連接。然后再通過(guò)與組態(tài)王6.55進(jìn)行上下位聯(lián)機(jī)仿真，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真過(guò)程中模擬交易的動(dòng)態(tài)顯示。自動(dòng)售貨機(jī)的售貨過(guò)程如圖2.1所示。1.啟動(dòng)和停止的程序編寫(xiě)是通過(guò)主控指令（MC/MCR）來(lái)實(shí)現(xiàn)啟/停控制的；2.

15、通過(guò)選擇錢(qián)幣的按鈕，通過(guò)加法運(yùn)算上升沿有效指令(ADDP)來(lái)實(shí)現(xiàn)錢(qián)幣累加；3.錢(qián)幣存放在寄存器D2中，通過(guò)比較指令（CMP）進(jìn)行投幣數(shù)與商品價(jià)格的對(duì)比；4.在比較過(guò)程中，符合購(gòu)買(mǎi)要求后則可以選擇購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)的商品，而通過(guò)減法指令上升沿有效（SUBP），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減去所購(gòu)買(mǎi)商品的價(jià)格，然后回到3步驟重新比較，或者選擇退幣；5.系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了復(fù)位按鈕，通過(guò)指令（ZRST）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清零；6.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了60秒無(wú)任何操作自動(dòng)退幣的功能。 2.2自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求本次設(shè)計(jì)是主要應(yīng)用三菱FX2N型PLC來(lái)編寫(xiě)控制程序的，并根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫(huà)出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC與組態(tài)王6.55的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)

16、自動(dòng)售貨機(jī)的仿真界面，其中通過(guò)PLC將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)王上，在組態(tài)界面上完成模擬的購(gòu)物過(guò)程。對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確無(wú)誤的梯形圖是最主要的，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)完梯形圖之后，要在三菱FX-2N型PLC上進(jìn)行仿真，有錯(cuò)則要修改，在確保程序無(wú)誤的情況下，才能下載到PLC內(nèi)與組態(tài)聯(lián)機(jī)調(diào)試。本設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)所要滿足的要求如下：（1）自動(dòng)售貨機(jī)能出售2元、3.5元、6.5元、12元的4種商品；  （2）顧客可投入的面值最大不超過(guò)20元的紙幣；（3）投幣結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)將錢(qián)幣數(shù)據(jù)與可以購(gòu)買(mǎi)的價(jià)格進(jìn)行比較，比較后大于或等于其中任意商品價(jià)值后，可以選擇購(gòu)買(mǎi)或退幣，當(dāng)比較后小于其中最低商品價(jià)值時(shí)

17、，可以選擇繼續(xù)投幣或者退幣；（4）當(dāng)顧客購(gòu)買(mǎi)商品后，售貨機(jī)自動(dòng)結(jié)算所剩余額（送出的貨物用相應(yīng)的圖片來(lái)顯示模擬），這時(shí)可以選擇繼續(xù)購(gòu)買(mǎi)或者按退幣按鈕選擇退幣； （5）顧客一次只能購(gòu)買(mǎi)一種商品的一個(gè)，若需要更多商品，需要重復(fù)操作；（6）當(dāng)顧客投入金額大于等于最低價(jià)商品，小于等于最高價(jià)商品時(shí)，其指示燈對(duì)應(yīng)亮起，可以選擇指示燈對(duì)應(yīng)按鈕，購(gòu)買(mǎi)該價(jià)值區(qū)間內(nèi)的任意一件商品。 2.3 自動(dòng)售貨機(jī)的控制方案論證及選擇 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)中，必須考慮到自動(dòng)售貨機(jī)開(kāi)發(fā)成本、可靠性、可維護(hù)性、執(zhí)行速率及程序的易修改性方面進(jìn)行售貨機(jī)的最終方案的選擇。而從控制方式來(lái)說(shuō)，可采用繼電器控制、單片機(jī)控制和可編程控制器控

18、制對(duì)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而以下就是對(duì)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，并最終確定所選方案。 控制方案論證及比較1.基于繼電器的控制它的控制思想是以繼電器為核心，采用硬接線方式把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按照一定邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制相關(guān)機(jī)械工作。在控制系統(tǒng)過(guò)程中，繼電器只能作為一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一個(gè)控制器件。圖2.2 繼電器分布接線圖由圖2.2所示，繼電器控制，所需要復(fù)雜的接線和數(shù)量相當(dāng)龐大的繼電器。相對(duì)于繼電器控制系統(tǒng)而言，雖然對(duì)外界的抗干擾能力比較強(qiáng)，但是在設(shè)計(jì)中使用的機(jī)械觸點(diǎn)比較多，從而連線較為復(fù)雜，并且這些機(jī)械觸點(diǎn)在開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧對(duì)元件損害很大，會(huì)嚴(yán)重影響元器件

19、的使用壽命，從而降低了系統(tǒng)的可靠性；并且它的控制方式是并行控制，吸合和不吸合都要受到某種限制才能完成，再加上每個(gè)繼電器只有4-8個(gè)觸點(diǎn)，在完成售貨機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我使用的輸入/輸出點(diǎn)較多，從而也需要用到許多的觸點(diǎn)，如果選擇繼電器控制，則需要大量的繼電器，就會(huì)加大實(shí)際投入，反而降低了設(shè)計(jì)中性價(jià)比較高的要求?？傮w而言，繼電器控制不適合運(yùn)用到多觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，連接線路也很復(fù)雜，增加了施工的難度而且施工完成，卻很難再做修整，針對(duì)這些可以說(shuō)明其穩(wěn)定性、可靠性及程序執(zhí)行速率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。不能滿足售貨機(jī)設(shè)計(jì)中所要滿足性能要求。 2.基于單片機(jī)的控制單片機(jī)控制系統(tǒng)是基于芯片級(jí)的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，需要先

20、設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，畫(huà)硬件電路圖，制作印刷電路板，購(gòu)置各種所需的電子元器件，焊接電路板，進(jìn)行硬件調(diào)試，進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)和測(cè)試的大量工作；需要使用專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)裝置和低級(jí)編程語(yǔ)言編制控制程序，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。單片機(jī)控制自動(dòng)售貨機(jī)的基本實(shí)現(xiàn)連接，如圖2.3所示。圖2.3 單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制，雖然它本身價(jià)格不貴，但需要購(gòu)入單片機(jī)開(kāi)發(fā)裝置（如仿真器、燒錄器、電源）和模擬制板等等，都需要不少的費(fèi)用，再加上開(kāi)發(fā)過(guò)程中所投入的人力物力，其開(kāi)發(fā)成本會(huì)相當(dāng)大，而且單片機(jī)的控制抗干擾能力較差；對(duì)于每塊單片機(jī)而言，所持有的I/O總數(shù)也嚴(yán)重性不足，在自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)中，同樣需要大規(guī)模的擴(kuò)展，這樣也是系統(tǒng)電路更加的復(fù)雜，從

21、而降低了系統(tǒng)的可靠性；從開(kāi)發(fā)周期上講，單片機(jī)控制從電路設(shè)計(jì)、模擬制板、編程、仿真、調(diào)試等都要經(jīng)歷非常長(zhǎng)的周期，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間在硬件設(shè)計(jì)和編程調(diào)試上，對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)而言，應(yīng)該把大量時(shí)間花在工藝過(guò)程的分析上，但單片機(jī)控制卻對(duì)最為重要的工藝過(guò)程沒(méi)有太多的時(shí)間考慮，且單片機(jī)控制對(duì)程序修改或者維修都相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)樗拈_(kāi)發(fā)基本上是專(zhuān)用的特殊設(shè)備，在市場(chǎng)很難找到替代的配件。從整體設(shè)計(jì)可行而言，單片機(jī)控制雖然控制速度達(dá)到了要求，但是其可靠性，抗干擾能力相對(duì)較差，而且設(shè)計(jì)所需費(fèi)用較高，修改和維護(hù)起來(lái)都比較復(fù)雜。3.可編程控制器控制它的控制思想是采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、

22、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。相對(duì)可編程控制器控制，有硬件的可靠性高、接線簡(jiǎn)單、通用性好、可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、易于安裝和便于維護(hù)等諸多優(yōu)勢(shì)，基本滿足了售貨機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要達(dá)到的要求4-5。 方案選擇根據(jù)PLC與繼電器控制和單片機(jī)控制的比較可知，PLC在性能上比繼電器控制和單片機(jī)控制邏輯都有一定的優(yōu)勢(shì)，特別是可靠性高、通用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，我們決定選擇PLC作為控制核心來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的工作運(yùn)行程序。2.4 本章小結(jié)本章主要對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的工

23、藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，了解其能實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能，并對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)做出了方案的論證，最終通過(guò)對(duì)比論證，選擇了可編程控制作為自動(dòng)售貨機(jī)的程序設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)單的闡述了所設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的基本控制要求。第3章 控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及選型3.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 其系統(tǒng)硬件組成如圖3.1所示。圖3.1 硬件電路組成框圖當(dāng)售貨機(jī)有錢(qián)投入時(shí)，會(huì)經(jīng)過(guò)紙幣識(shí)別器，通過(guò)識(shí)別，確定是真幣和面值大小的情況下，會(huì)將該信號(hào)傳輸給PLC，PLC就會(huì)做出相應(yīng)的控制，確定輸入信號(hào)是觸動(dòng)PLC控制程序內(nèi)的哪個(gè)投幣按鈕閉合，表示投入了相應(yīng)的錢(qián)幣并在顯示屏上顯示出所投金額。當(dāng)所投錢(qián)幣滿足購(gòu)物要求時(shí)，對(duì)應(yīng)購(gòu)物提示燈會(huì)亮起，

24、這時(shí)可選擇對(duì)應(yīng)按鈕購(gòu)物或者選擇退幣。3.2 PLC的選型現(xiàn)在世界上PLC的生產(chǎn)廠家有200多家，提供 400 多個(gè)品種的PLC供用戶 選擇，目前我國(guó)市場(chǎng)上主要的 PLC 產(chǎn)品有：西門(mén)子公司的 S7-400/300/200 系列， 施奈德公司的 momentum 等，還有就是日本的歐姆龍、三菱、松下等公司的產(chǎn)品。西門(mén)子公司生產(chǎn)的 PLC 可靠性高，特別適用于大的工業(yè)控制系統(tǒng)，造價(jià)比較高，對(duì)于小型的自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)成本過(guò)高。相反，目前我國(guó)市場(chǎng)上主流的小型的三菱 PLC 就比較合適，三菱公司生產(chǎn)的小型 PLC 的代表為 FX2N 系列的 PLC，它具有豐富的內(nèi)部資源：程序存儲(chǔ)器具有 16K

25、步的最大存儲(chǔ)容量，128 種應(yīng)用指令，還具有 184 點(diǎn) 8 進(jìn)制編號(hào)的輸入點(diǎn)數(shù)，184 點(diǎn) 8 進(jìn)制編號(hào)的輸出點(diǎn)數(shù)，普通型，掉電保持性和賦予特殊用途型三種內(nèi)部繼電器，以及狀態(tài)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、常數(shù)與指針等功能與資源?？煽啃愿咴靸r(jià)低，對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)的控制中心就特別的合適。因此，本次設(shè)計(jì)采用的PLC為三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系列可編程控制器。1. 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在本次設(shè)計(jì)中，總共選用了13個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，具體如表3.1和表3.2所示。表3.1 系統(tǒng)輸入點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)名稱輸入點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)1輸入總點(diǎn)數(shù)：13停止1投幣選擇5選擇商品4復(fù)位1退幣1表3.2 系統(tǒng)輸出點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)名

26、稱輸出點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)商品可選擇4輸出總點(diǎn)數(shù)：10售出商品4錢(qián)幣不足提示1退幣提示1從輸入/輸出點(diǎn)數(shù)上看，我們選擇FX2N-32MR系列的PLC所帶的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)各有16個(gè)，滿足有5%10%的輸入/輸出點(diǎn)裕量。 2.電源的要求一般三菱PLC的所需的供電電源一般都是220VAC電源，與我國(guó)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致，不需要對(duì)其做電源修改的工作，在我國(guó)的諸多地區(qū)可以得到廣泛的使用。所以采用三菱FX2N的PLC作為自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，能滿足我國(guó)電源220VAC的要求。3.經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，必須考慮性價(jià)比，如果選擇一些比較高端的控制設(shè)備，不但使自動(dòng)售貨機(jī)的生產(chǎn)價(jià)格提高，而且維護(hù)成本也會(huì)隨之增加

27、，因?yàn)樵礁叨说目刂圃O(shè)備，其零件售價(jià)也是相當(dāng)昂貴的。對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)而言，控制器所需要完成的控制不是很復(fù)雜，而三菱的控制器也有128種應(yīng)用指令，完全滿足自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)中所需要的指令要求。4.處理速度 在自動(dòng)售貨機(jī)中，其要求對(duì)控制的處理速度有一定的要求，畢竟自動(dòng)售貨機(jī)是能給人們提供快捷的購(gòu)物方式，才得到人們的親睞。而三菱PLC采用的是循環(huán)掃描的工作方式，從實(shí)時(shí)性看，它的處理速度比較快，而且隨著科技的不斷發(fā)展，PLC的處理和運(yùn)行速度越來(lái)越快。 5.儲(chǔ)存空間 三菱PLC的程序存儲(chǔ)器最大存儲(chǔ)容量有16K步，而我設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)程序總的只有208步，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我所用到的步數(shù)，而且如果要修改程序，也足夠操作員的

28、使用。綜上幾點(diǎn)說(shuō)明，選擇三菱FX2N的PLC，作為自動(dòng)售貨機(jī)的主控器設(shè)備，完全可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制功能，也提高了自動(dòng)售貨機(jī)性價(jià)比。3.3 工控機(jī)的選型上位機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱工控機(jī)，工程機(jī)通俗的說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點(diǎn)，而一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，一年中一般沒(méi)有休息時(shí)間。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比有以下特點(diǎn)：（1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。（2）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)用底板，底板上有IPC和ISA插槽。（3）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)門(mén)電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。（4）要求具有長(zhǎng)時(shí)間工作能力。對(duì)于工控機(jī)作為自動(dòng)售貨

29、機(jī)控制系統(tǒng)，能很好的提高自動(dòng)售貨機(jī)的持續(xù)工作和適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，自動(dòng)售貨機(jī)的穩(wěn)定性得到很好的提高，也就能為顧客提供更安全可靠的服務(wù)。而且研華生產(chǎn)的原裝機(jī)IPC-610H除了有以上的幾種特性之外，還是4U上架式機(jī)箱，支持LED指示和聲音警報(bào)通知，能在售貨過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，告知工作人員，及時(shí)處理。其IPC-610H原裝機(jī)如圖3.2所示。圖3.2 IPC-610H原裝機(jī)3.4 本章小結(jié)本章首先是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)所需要的硬件及各組成部分做了簡(jiǎn)單的介紹；其次是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用到的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、性價(jià)比、存儲(chǔ)量等方面對(duì)PLC的選型做了對(duì)比說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)相同功能的同時(shí)，選擇三菱FX2N的PLC，既

30、能提高售貨機(jī)的性價(jià)比，也同時(shí)能支持自動(dòng)售貨機(jī)的各項(xiàng)服務(wù)，況且三菱PLC系列中的FX2N具有豐富的內(nèi)部資源，且能擴(kuò)展無(wú)窮多個(gè)點(diǎn)，方便工程人員維護(hù)。 第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 PLC的基本工作原理在對(duì)用PLC進(jìn)行程序設(shè)計(jì)前，我們先來(lái)了解一下PLC的基本工作原理。PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。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。 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)

31、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。 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開(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)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)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。 4.2 PLC I/O地址的分配設(shè)計(jì)一個(gè)PLC程序，首先就是要對(duì)輸入/輸出單元進(jìn)行地址分配，而所謂的輸入/輸出單元通常也稱之為I/O單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)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)

32、被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對(duì)象，已實(shí)現(xiàn)控制目的。本設(shè)計(jì)的PLC I/O分配表如表4.1所示。表4.1 I/O地址分配表序號(hào)定義點(diǎn)符號(hào)功能1X000SB1啟動(dòng)按鈕2X001SB2停止按鈕續(xù)表4.1序號(hào)定義點(diǎn)符號(hào)功能3X002SB3投幣5角按鈕4X003SB4投幣1元按鈕5X004SB5投幣5元按鈕6X005SB6投幣10元按鈕7X006SB7投幣20元按鈕8X007SB8復(fù)位按鈕9X011SB9選擇礦泉水按鈕10X012SB10選擇汽水按鈕11X013SB11選擇果汁按鈕12X014SB12選擇咖啡按鈕13X015SB13退幣選擇按鈕14Y000XB1

33、礦泉水選擇燈15Y001XB2汽水選擇燈16Y002XB3果汁選擇燈17Y003XB4咖啡選擇燈18Y004YH1 售出礦泉水19Y005YH2售出汽水20Y006YH3售出果汁21Y007YH4售出咖啡22Y010 XB6出幣提示燈23Y011XB7錢(qián)幣不足顯示燈4.3自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)主要銷(xiāo)售四種不同的飲料，有2元礦泉水，3.5元汽水，6.5元果汁，12元咖啡。只有當(dāng)顧客投入的錢(qián)幣大于或等于最下商品的價(jià)格時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈才會(huì)亮起，才能購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)的商品。投幣完成后，也可以不購(gòu)買(mǎi)，直接選擇退幣或無(wú)操作等待60秒可自動(dòng)退幣。4.3.1整體程序設(shè)計(jì) 整個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)程序分為

34、幾個(gè)小的模塊，有啟動(dòng)停止的設(shè)計(jì)、有投幣累加的設(shè)計(jì)、有比較幣值的設(shè)計(jì)、有選擇及飲料供應(yīng)的設(shè)計(jì)、有退幣及復(fù)位的設(shè)計(jì)；本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了售貨機(jī)在售貨過(guò)程中的自動(dòng)控制要求 6-8。如程序流程圖4.1所示。圖4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖本設(shè)計(jì)的程序如圖4.2所示。 接上圖圖4.2 自動(dòng)售貨機(jī)控制程序 投幣累加部分在顧客購(gòu)買(mǎi)商品時(shí)，首先要投入對(duì)應(yīng)的錢(qián)幣，才能購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的商品，這就需要有對(duì)顧客所投錢(qián)幣進(jìn)行疊加計(jì)算的系統(tǒng)程序。由于本次設(shè)計(jì)，不涉及對(duì)硬件的設(shè)計(jì)，所以顧客所投錢(qián)幣用按鈕來(lái)簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)，不包含對(duì)假幣的識(shí)別。其對(duì)錢(qián)幣累加的控制梯形圖如圖4.3所示。 圖4.3 錢(qián)幣累加控制梯形圖由圖4.3所示我是把投進(jìn)的不同貨幣，

35、進(jìn)行不同的記錄，并把總數(shù)目都寄存到寄存器D2中。為了避免小數(shù)點(diǎn)的影響，我是把貨幣的數(shù)據(jù)化成整數(shù)進(jìn)行處理的，這樣可以減少自己在編程時(shí)會(huì)出現(xiàn)的差錯(cuò)。X002X006為設(shè)置為開(kāi)關(guān)按鈕輸入，而加法指令我用ADDP保證了X002X006每給一個(gè)高電平累加一次，保證了輸入有效性。一方面避免了掃描漏了有投幣的有效反應(yīng)；另一方面也可以避免了給一次高電平就重復(fù)記數(shù)的不良影響。4.3.3 比較幣值部分 投幣完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將D2內(nèi)的幣值和四種飲料的價(jià)格進(jìn)行比較，當(dāng)所投幣不足最低商品的價(jià)格時(shí)，錢(qián)幣不足的提示燈一直會(huì)亮著，直到所投錢(qián)幣大于等于最低商品的價(jià)格，它才會(huì)熄滅；當(dāng)2元投幣<3.5元時(shí)，礦泉水選擇燈亮起

36、，此時(shí)可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇礦泉水，還可以直接選擇退幣；當(dāng)3.5元投幣<6.5元時(shí)，汽水和礦泉選擇燈都亮起，此時(shí)可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇汽水、礦泉水，還可以直接選擇退幣；當(dāng)6.5元投幣<12元時(shí)，果汁、汽水和礦泉水選擇燈都亮起，此時(shí)可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇果汁、汽水、礦泉，還可以直接選擇退幣；當(dāng)投幣12元時(shí)，咖啡、果汁、汽水和礦泉水選擇都燈亮起，此時(shí)可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇咖啡、果汁、汽水、礦泉，也可以直接選擇退幣9-10；其比較幣值部分的梯形圖如圖4.4所示。 圖4.4 比較幣值梯形圖在梯形圖4.4中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較，用了一個(gè)特殊內(nèi)部繼電器M8000,在程序執(zhí)行過(guò)程中，

37、M8000始終保持閉合，F(xiàn)NC10 CMP是16位數(shù)據(jù)比較指令，用它來(lái)比較余額和商品的價(jià)格。當(dāng)余額小心最低商品的價(jià)格時(shí)，M3得點(diǎn)使錢(qián)幣不足指示燈Y011長(zhǎng)亮；當(dāng)余額大于等于某種商品價(jià)格時(shí)，程序使相應(yīng)的指示燈亮起來(lái)表示可以購(gòu)買(mǎi)該種商品。為了優(yōu)化程序，我都設(shè)計(jì)了比較的價(jià)格是比商品的價(jià)格少1角的。因?yàn)橛囝~都是五的倍數(shù)，少一就可以達(dá)到等于或大于商品價(jià)格的目的了，還可以用上中間繼電器來(lái)輔助顯示可選商品的燈亮起來(lái)。4.3.4 選擇及飲料供應(yīng)部分比較完成后，對(duì)應(yīng)指示燈亮起的飲料都可以選擇，假如四種飲料的指示燈都亮起，則可以選擇四種飲料的其中一個(gè)按鈕按下，則可完成購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng)飲料，但一次只能選擇一種商品，一次也只

38、能購(gòu)買(mǎi)一樣；在組態(tài)畫(huà)面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)隱含的擋片和飲料圖片，滿足條件，則會(huì)對(duì)應(yīng)顯現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的購(gòu)買(mǎi)效果。購(gòu)買(mǎi)完成后，系統(tǒng)會(huì)將所投錢(qián)幣減去所購(gòu)買(mǎi)商品的價(jià)格，然后再進(jìn)行比較，回到比較幣值部分。其選擇購(gòu)買(mǎi)飲料的梯形圖如圖4.5所示。 圖4.5 選擇購(gòu)買(mǎi)商品 在梯形圖4.5中，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運(yùn)算。以第二步為例，按下選擇汽水相應(yīng)鍵，X012施加一個(gè)脈沖的信號(hào)（只能接受一次的脈沖信號(hào)），X011，X013，X014的常閉可以保證了汽水的選購(gòu)時(shí)，就不能同時(shí)執(zhí)行其他商品的選購(gòu)運(yùn)作。當(dāng)X012接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，在這個(gè)工作周期內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)只對(duì)汽水進(jìn)行出貨的操作，同時(shí)也會(huì)對(duì)余額

39、進(jìn)行扣除汽水價(jià)格的處理。這樣就完成了一次購(gòu)買(mǎi)的執(zhí)行，系統(tǒng)又跑回了比較的過(guò)程中去了。 退幣及復(fù)位部分本設(shè)計(jì)可以在投幣后直接選擇退幣，也可以在購(gòu)買(mǎi)商品后有余額再選擇退幣。上面已經(jīng)提到系統(tǒng)會(huì)將顧客所投錢(qián)幣累加存放在D2中，然后通過(guò)繼電器M8000接通電源，再通過(guò)一個(gè)比較指令進(jìn)行對(duì)比，由于所投錢(qián)幣都是5的倍數(shù)，所以為了顯現(xiàn)所投錢(qián)幣大于等于5角，選擇讓D2中存放的錢(qián)幣與4進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為D2大于等于5時(shí)，會(huì)是M13接通，在無(wú)選擇購(gòu)買(mǎi)商品的情況下，退幣指示燈會(huì)長(zhǎng)亮，提示可以選擇退幣。這時(shí)按下退幣按鈕X015，系統(tǒng)就會(huì)開(kāi)始計(jì)算然后退幣，為了顧客的方便，我還在其中設(shè)置了60秒無(wú)任何操作，自動(dòng)退幣的功能。

40、在設(shè)計(jì)中，復(fù)位按鈕只針對(duì)于管理員，是為了將寄存器中的數(shù)據(jù)做清理而設(shè)置的。具體程序如梯形圖4.6所示。圖4.6 退幣及復(fù)位選擇4.4 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制程序的仿真調(diào)試在設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)程序的過(guò)程中，難免會(huì)投遺漏或者錯(cuò)誤產(chǎn)生，所以在設(shè)計(jì)完程序后，我們需要在仿真PLC上進(jìn)行程序的仿真，查看是否能達(dá)到預(yù)期的效果11-12。而對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行仿真可按如下步驟進(jìn)行。圖4.7 仿真步驟（1）如仿真步驟（1）圖所示，首先我們要打開(kāi)自己所設(shè)計(jì)的梯形圖，然后在“工具欄”菜單下選擇“梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)”單擊即可進(jìn)入仿真。圖4.8 仿真步驟（2）如仿真步驟（2）圖所示，單擊“梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)”后，程序開(kāi)始進(jìn)入寫(xiě)入

41、狀態(tài)，這時(shí)要耐心等待PLC寫(xiě)入，如果中途停止就等于退出了仿真。圖4.9 仿真步驟（3）如仿真步驟（3）圖所示，PLC寫(xiě)入完畢后，選擇“在線”“調(diào)試” 軟元件測(cè)試；把要求按下的按鈕改成強(qiáng)制“ON”,需要關(guān)閉就選擇強(qiáng)制“OFF”。如此操作可以更改軟元件的高低電平，達(dá)到在線測(cè)試的效果。圖4.10 仿真步驟（4）如仿真步驟（4）圖所示，選擇X000后，點(diǎn)擊強(qiáng)制“ON”就可以給程序通電。只有程序接通了電源，才能開(kāi)始投幣，選擇商品之類(lèi)的操作。按照此方式可以選擇投幣按鈕，進(jìn)行不斷投幣，所投錢(qián)幣會(huì)通過(guò)加法指令，累加存放在寄存器D2中，方便下一環(huán)節(jié)的幣值比較。測(cè)試時(shí)可以查找自己程序設(shè)計(jì)時(shí)的錯(cuò)誤和不足，當(dāng)測(cè)試完畢

42、后，再選擇工具欄中的梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)，就可以結(jié)束仿真。圖4.11 仿真步驟（5）如仿真步驟（5）圖所示，程序已經(jīng)退出了仿真模式。圖4.12 仿真步驟（6）如仿真步驟（6）圖所示，仿真結(jié)束之后，程序默認(rèn)為讀出模式，需要在編輯欄中選擇寫(xiě)入模式后，才能對(duì)程序的不足進(jìn)行修改。圖4.13 仿真步驟（7）如仿真步驟（7）圖所示，修改完程序后，需要在變換菜單欄下選擇“變換編輯中的全部程序”，然后單擊，之后才能保存之前的修改。在程序的仿真調(diào)試中，不免會(huì)有許多的不足，我們需要細(xì)心的查找，便進(jìn)一步優(yōu)化自己的程序，這同時(shí)也需要自己對(duì)三菱PLC有一定的編程基礎(chǔ)。我在仿真調(diào)試中也遇到了許多的問(wèn)題，程序不會(huì)按要求運(yùn)行，

43、就不得不反復(fù)查找、修改；這里就以我在錢(qián)幣累加部分出現(xiàn)過(guò)錯(cuò)誤為例，說(shuō)明仿真調(diào)試的重要性和作用。我起初編寫(xiě)的程序是：但發(fā)現(xiàn)給一個(gè)高電平信號(hào)，累加器重復(fù)累加好幾次，存到D2中。經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考與修改，是自己指令使用不當(dāng)，在給一個(gè)高電平，只讓加法器動(dòng)作一次，必須給一個(gè)上升沿動(dòng)作，所以修改后就得到下面的指令：仿真調(diào)試能幫助我查找程序的錯(cuò)誤，也便于我們及時(shí)的修改，避免我們?cè)诼?lián)機(jī)仿真的過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，卻難以修改。4.5 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)單的介紹了PLC的工作原理，首先是對(duì)所設(shè)計(jì)的梯形圖進(jìn)行了I/O地址的分配，其次就是針對(duì)所設(shè)計(jì)的梯形圖進(jìn)行了各功能的分析，最后對(duì)所設(shè)計(jì)的梯形圖做了仿真調(diào)試的介紹，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到

44、的一個(gè)錯(cuò)誤做了舉例，說(shuō)明仿真在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中起到很大的作用。第5章 自動(dòng)售貨機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試5.1 上位監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面制作自動(dòng)售貨機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面是為了更逼真的對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行仿真，利用組態(tài)王和三菱聯(lián)機(jī)調(diào)試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在組態(tài)王上制作一個(gè)畫(huà)面，然后對(duì)組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行定義，為了能在與PLC聯(lián)機(jī)調(diào)試的情況下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的效果。也不用看復(fù)雜的PLC梯形圖，在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面上仿真模擬，如果能按要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果，就說(shuō)明梯形圖設(shè)計(jì)無(wú)誤，如此而來(lái)，通過(guò)上下位連接實(shí)現(xiàn)仿真。最終確定系統(tǒng)的可行性和準(zhǔn)確性。5.1.1 組態(tài)王軟件介紹 組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于

45、一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管 理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)13。 1.組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 （1）工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、 添

46、加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 （2）工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫(huà)面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫(huà)鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 （3）運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。 2.組態(tài)王與I/O 設(shè)備 組態(tài)王軟件作為一個(gè)開(kāi)放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的 PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：西門(mén)子 PLC、莫迪康 PLC、歐姆龍 PLC、三菱 PLC、研華模塊等等）通過(guò)常規(guī)通訊接口（如串口方式、USB 接口方式、以

47、太網(wǎng)、總線、GPRS 等）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。組態(tài)王軟件與I/O 設(shè)備進(jìn)行通訊一般是通過(guò)調(diào)用*.dll 動(dòng)態(tài)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不同的設(shè)備、協(xié)議對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)態(tài)庫(kù)。工程開(kāi)發(fā)人員無(wú)須關(guān)心復(fù)雜的動(dòng)態(tài)庫(kù)代碼及設(shè)備通訊協(xié)議，只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)В纯啥x工程中使用的I/O 設(shè)備，并通過(guò)變量的定義實(shí)現(xiàn)與I/O設(shè)備的關(guān)聯(lián)，既簡(jiǎn)單又方便。本論文選用組態(tài)王6.55軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易售貨機(jī)組態(tài)畫(huà)面。5.1.2 自動(dòng)售貨機(jī)靜態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì) 新建工程，工程名稱為“畢業(yè)設(shè)計(jì)”。新建畫(huà)面，畫(huà)面名稱“自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控畫(huà)面”。 自動(dòng)售貨機(jī)主畫(huà)面如圖5.1所示，售貨機(jī)表面由按鈕、指示燈、文字、多邊形圖形、點(diǎn)位圖等組成。畫(huà)面是經(jīng)過(guò)各種圖形的

48、堆疊，組合而成，具體如下圖5.25.5所示。圖5.1 自動(dòng)售貨機(jī)主畫(huà)面 圖5.2 投幣口的拆分與組合圖5.3 出貨口的拆分與組合 圖5.4 退閉口的拆分與組合 圖5.5 飲料擺放窗口的組合與拆分在畫(huà)面中，選擇對(duì)象后，單擊右鍵，在彈出的選項(xiàng)中選擇“圖素位置圖素前移（圖素后移）”，可以設(shè)置各單元圖的層次。利用工具箱中的“顯示畫(huà)刷類(lèi)型過(guò)渡色類(lèi)型”可以設(shè)置不同的視覺(jué)效果。利用工具箱中的調(diào)色板，可設(shè)置單元圖顏色（部分不可調(diào)色除外）。在工具菜單下，單擊“點(diǎn)位圖”選項(xiàng)，然后在畫(huà)面空白地方隨意畫(huà)出一小方塊區(qū)域，右鍵單擊這小方塊，在彈出選項(xiàng)中選擇“從文件中加載”，然后就可以從電腦中插入你想要的圖片。售貨機(jī)畫(huà)面中

49、的咖啡、果汁、汽水、礦泉水圖標(biāo)等都是用這種方式插入的圖片。5.2 定義I/O設(shè)備程序在實(shí)際運(yùn)行中是通過(guò) I/O 設(shè)備和下位機(jī)交換數(shù)據(jù)的，當(dāng)程序在調(diào)試時(shí)， 可以使用仿真 I/O 設(shè)備模擬下位機(jī)向畫(huà)面程序提供數(shù)據(jù)，為畫(huà)面程序的調(diào)試提方便。組態(tài)王提供一個(gè)仿真 PLC 設(shè)備，用來(lái)模擬實(shí)際設(shè)備向程序提供數(shù)據(jù)，供用戶調(diào)試。本論文選用仿真PLC（串口類(lèi)設(shè)備）作為組態(tài)畫(huà)面連接I/O設(shè)備。本設(shè)計(jì)所定義的數(shù)據(jù)詞典如圖5.6所示：圖5.6 數(shù)據(jù)詞典5.3 自動(dòng)售貨機(jī)主畫(huà)面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)1.指示燈：分別雙擊礦泉水、汽水、果汁、咖啡選擇燈和錢(qián)幣不足提示燈、退幣顯示燈，在彈出的“指示燈向?qū)А睂?duì)話框中， “變量名（離散量）：”欄

50、分別輸入“本站點(diǎn)礦泉水選擇燈”、“ 本站點(diǎn)汽水選擇燈”、本站點(diǎn)果汁選擇燈、“本站點(diǎn)咖啡選擇燈”、“本站點(diǎn)錢(qián)幣不足”、“本站點(diǎn)出幣提示燈”。2. 錢(qián)幣：分別雙擊五個(gè)錢(qián)幣按鈕，在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選“按下時(shí)”選項(xiàng)，在彈出的“命令語(yǔ)言”框中分別輸入命令語(yǔ)言：5角： 本站點(diǎn)投幣5角=1;1元： 本站點(diǎn)投幣1元=1;5元： 本站點(diǎn)投幣5元=1;10元： 本站點(diǎn)投幣10元=1;20元： 本站點(diǎn)投幣20元=1;3. 顯示：雙擊“￥”右邊的“#”， 在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選“模擬值輸出”選項(xiàng)，在彈出的“模擬值輸出連接”的“表達(dá)式”欄中輸入：本站點(diǎn)實(shí)時(shí)錢(qián)數(shù)14. 按鈕：分別雙擊礦泉水、汽水、果汁、

51、咖啡、退幣、復(fù)位、啟動(dòng)、停止八個(gè)按鈕，在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選“按下時(shí)”選項(xiàng)，在彈出的“命令語(yǔ)言”框中分別輸入命令語(yǔ)言：礦泉水：本站點(diǎn)選擇礦泉水=1;汽水：本站點(diǎn)選擇汽水=1;果汁：本站點(diǎn)選擇果汁=1;咖啡：本站點(diǎn)選擇咖啡=1;退幣：本站點(diǎn)退幣選擇=1;復(fù)位：本站點(diǎn)復(fù)位=1;啟動(dòng)：本站點(diǎn)啟動(dòng)=1;停止：本站點(diǎn)停止按鈕=1;5. 投幣口：分別雙擊三個(gè)長(zhǎng)方圖形（在分解圖中標(biāo)有5角、1元、5元、10元、20元的五個(gè)長(zhǎng)方圖形），在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選 “隱含”選項(xiàng)，在彈出的“隱含連接”對(duì)話框設(shè)置分別為：5角：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)投幣5角=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示1元：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)投幣1元

52、=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示5元：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)投幣5元=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示10元：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)投幣10元=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示20元：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)投幣20元=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示6.售貨口：在售貨口放置礦泉水、汽水、果汁、咖啡4張圖片，分別雙擊這4張圖片，在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選“隱含”選項(xiàng)，在彈出的“隱含連接”對(duì)話框設(shè)置分別為：礦泉水：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)礦泉水出貨=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示汽水：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)汽水出貨=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示果汁：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)果汁出貨=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示咖啡：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)咖啡出貨=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示7. 擋片1、擋片2、擋片3、擋片4是分別用來(lái)遮擋一瓶礦泉水、汽水、果汁、咖啡的，分別雙擊這4個(gè)擋片，在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框鉤選“隱含”選項(xiàng)，在彈出的“隱含連接”對(duì)話框設(shè)置分別為：擋片1：條件表達(dá)式：本站點(diǎn)定時(shí)10秒=1表達(dá)式為真時(shí)：顯示擋片2