基于西門子PLC設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)

1、2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于西門子plc設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng) 姓名： 胡 超 指導(dǎo)老師： 張 國(guó) 同 班級(jí)： 機(jī)電一體化專業(yè)0906班河南工業(yè)實(shí)業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要 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(lái)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(guò)程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。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(lái)進(jìn)行編

2、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(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。程序涉及到了自動(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 智能搶答器；PLC；順序功能圖；梯形圖；I/O點(diǎn)的分配summary This paper is based on the design of Siemens s7-200 PLC of a vending machine control system, this paper expounds the v

3、ending machine, and its source and development at home and abroad and the present situation of the development, to the vending machine, demonstrates the scheme introduced the basic composition, characteristics of PLC and working principle, based on Siemens s7-200 PLC of a vending machine system over

4、all design process of a detailed in this paper.This paper introduces in detail the vending machine of the hardware composition, and completed the PLC external hookup. In the writing of the PLC ladder diagram, this paper USES is the Siemens PLC ladder diagram special software to compile STEP7 write.

5、Introduces the basic principle of vending machines and work process, and then to a transaction process, for example, trade process is divided into several block, then respectively to block for programming. Specify the programmable controller in the vending machine in the role. Program involving the

6、vending machine work most of the process. Use PLC to control the vending machine improve the stability of the system, ensure the vending machine can have a long-term and stable operation. Key words intelligent vies to answer first device; PLC; Order function diagram; Ladder diagram; I/O point distri

7、bution目 錄第1章 緒論11.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義11.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容21.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路2第2章 PLC的概述32.1 PLC的定義32.2 PLC的簡(jiǎn)介32.3 PLC的工作原理32.4 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)6第3章 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)83.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件83.1.1 定時(shí)器83.1.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令83.2自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能93.3 自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配103.4 順序功能圖（SFC）113.4.1 什么是順序功能圖（SFC）113.4.2 所選擇的順序功

8、能圖（SFC）113.5 梯形圖（LAD）123.5.1 什么是梯形圖（LAD）123.5.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖（LAD）133.6 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明213.7 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖213.8 自動(dòng)售貨機(jī)仿真22結(jié) 論24結(jié)束語(yǔ)25致 謝25參考文獻(xiàn)26第1章 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)

9、、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(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)地的局限性以及購(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、范圍廣闊的特點(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

10、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(wú)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(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)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。1.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)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

11、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；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

12、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)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(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)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，這樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理。第2章 PLC的概述2.1 PLC的定

13、義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(lái)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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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)。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的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱

14、、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(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

15、務(wù)（見(jiàn)圖2-1）。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，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。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信要求自診斷檢查改寫輸出RUN狀體讀取輸入處理通信要求自診斷檢查改寫輸出STOP狀體圖2-1 各階段處理任務(wù)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。PLC的掃描全過(guò)程如圖2-2所示。（

16、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。（2） 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。（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。 圖2-2 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

17、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，其硬件構(gòu)成圖如圖2-3。圖2-3 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖2.6 PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶提供了完善的編程語(yǔ)言來(lái)滿足編制用戶程序要求。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及外圍模塊品種多，可

18、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。（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。第3章 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)

19、3.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件3.1.1 定時(shí)器 定時(shí)器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)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)間繼電器基本相同，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3-1。 表3-1 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3.1.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

20、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3-2）分別執(zhí)行下列運(yùn)算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表3-2 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,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

21、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 /IN2=OUT。3.2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3-1），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。圖3-1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖在實(shí)際生活中，我

22、們見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷售一些簡(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，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)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

23、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(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。3.3 自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配輸入/輸出單元通常也稱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3-3所示。表3-3 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

24、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)16I3.5SB16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

25、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）32Q2.2食品一元綠燈（可以購(gòu)買）33Q2.3飲料一元綠燈（可以購(gòu)買）34Q2.4飲料二元綠燈（可以購(gòu)買）35Q2.5日用二元綠燈（可以購(gòu)買）36Q2.6日用三元綠燈（可以購(gòu)買）3.4 順序功能圖（SFC）圖3-2 順序功能圖轉(zhuǎn)換1步1步2步3動(dòng)作1動(dòng)作2轉(zhuǎn)換23.4.1 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

26、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3-2所示。可以用順序功能圖來(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。3.4.2 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)、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

27、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3-3所示： 圖3-3 自動(dòng)售貨機(jī)順序功能圖3.5 梯形圖（LAD）3.5.1 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

28、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3-4 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和PLC梯形圖 a傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC梯形圖 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，則線圈被激勵(lì)。如果沒(méi)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(guò)接點(diǎn)自右向左流。 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)主要銷售食品、飲料、日用三大類，而食品

29、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：3.6 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3-5 自動(dòng)售貨機(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，按鈕內(nèi)有綠燈和紅燈分別表示可購(gòu)買物品和物品銷售完；指示燈模擬物品輸出及找零如圖3-5所示。3.7 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線

30、圖本次知道售貨機(jī)的外部接線圖如圖3-6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3-6 售貨機(jī)的外部接線圖3.8 自動(dòng)售貨機(jī)仿真程序編寫好后無(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

31、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3-7所示。圖3-7 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了。結(jié) 論畢業(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(guò)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(wèn)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(guò)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

32、理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(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。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)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(wú)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(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)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。在設(shè)計(jì)過(guò)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。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