應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)論文基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）報(bào)告（論文）題目：基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者所在系部： 電子與控制工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 作者所在班級(jí)： 12211 作 者 姓 名 ：作 者 學(xué) 號(hào) ：指導(dǎo)教師姓名：完 成 時(shí) 間 ： 2015年6月10日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓 名：專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí)：12211學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職 稱：講師完成時(shí)間：2015年6月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別人民幣真?zhèn)尾⑴袆e面值。（2）識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模

2、塊。（3）主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出貨道貨物情況，并等待顧客操作。（4）顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型不同，采用不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)把商品送出。（5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)牛环駝t，售貨機(jī)經(jīng)過(guò)延時(shí)予以退幣。 （6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。技術(shù)要求：1 接受三種面值的貨幣，0.5元、0.1元、5元。一次最多接受金額在100元以內(nèi)。2 在設(shè)計(jì)中只設(shè)有3種商品，即奶茶、可樂(lè)、雪碧，價(jià)格分別為4.5元、3.5元、3元。3 可以顯示金額。投入金額大于某件商品單價(jià)則對(duì)應(yīng)的LED指示燈會(huì)點(diǎn)亮，選擇該商品時(shí)，燈就會(huì)閃爍3次，并且數(shù)碼管會(huì)顯示，按退幣按鈕退幣。所需儀器設(shè)備：計(jì)算

3、機(jī)一臺(tái)成果驗(yàn)收形式：plc梯形圖 參考文獻(xiàn)：可編程序控制器原理與應(yīng)用時(shí)間安排15周-6周立題論證39周-13周仿真調(diào)試27周-8周方案設(shè)計(jì)414周-16周成果驗(yàn)收指導(dǎo)教師：教研室主任：系主任：摘 要自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代的西歐，當(dāng)時(shí)在美國(guó)的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用1美分在自動(dòng)售貨機(jī)上買到一塊口香糖。作為一種全新的零售方式。隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)也越來(lái)越普遍。我國(guó)從1999年自動(dòng)售貨機(jī)的進(jìn)入，由開(kāi)始的好奇陌生，到現(xiàn)在的習(xí)以為常，并成為了生活中不可缺少的一部分。本文介紹了自動(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

4、。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。利用三菱FX-2N 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 自動(dòng)售貨機(jī) PLC 梯形圖 可編程序控制器 目 錄第1章 緒 論1第2章 自動(dòng)售貨機(jī)介紹22.1 自動(dòng)售貨機(jī)功能分析22.1.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能22.2 PLC的概述32.2.1 PLC的產(chǎn)生32.2.2 PLC的定義42.2.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)42.2.4 PLC的特點(diǎn)62.2.5 PLC的主要功能72.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理82.3.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)82.4 PLC的選型原則8第3章 P

5、LC系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則103.2 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容103.3 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟113.4 程序設(shè)計(jì)的步驟11第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)144.1 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中售貨機(jī)的分析144.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定144.3 程序設(shè)計(jì)部分154.3.1 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明154.3.2 PLC程序設(shè)計(jì)154.4 仿真界面與PLC的配合定義194.5 數(shù)據(jù)連接234.5.1定義I/O設(shè)備234.5.2 設(shè)計(jì)24第5章 控制系統(tǒng)分析與特點(diǎn)275.1控制系統(tǒng)的性能分析275.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)29結(jié)束語(yǔ)30致 謝31參考文獻(xiàn)32基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)第1章

6、 緒 論從自動(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。從廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，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)買好奇心的自身性

7、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)。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(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，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(kāi)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1015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。因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對(duì)擴(kuò)大就業(yè)與工作場(chǎng)所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)

8、更為關(guān)注。自動(dòng)售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時(shí)間，也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在24小時(shí)無(wú)休工作狀態(tài)中的辦公場(chǎng)所，使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問(wèn)題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999年的全美自動(dòng)售貨機(jī)協(xié)會(huì)和全美咖啡服務(wù)協(xié)會(huì)的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。第2章 自動(dòng)售貨機(jī)介紹2.1 自動(dòng)售貨機(jī)功能分析 這部分闡述了自動(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，并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)種所包括的人工操作步驟。2.1.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨

9、機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。在實(shí)際生活中，我們見(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)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明，例如：售貨機(jī)中有8中商品，其中01號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為2.60元，02商品為3.50元，其余類推。現(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇01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01商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取01

10、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。自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖2-1所示。圖2-1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖2.2 PLC的概述2.2.1 PLC的產(chǎn)生20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

11、單。容易掌握。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差. 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開(kāi)展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出

12、具體要求，歸納起來(lái)是：（1） 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)（7） 輸入可以是交流150V以上（8） 輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?0） 用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要） 十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。2.2.2 PLC的定義美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下

13、定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可遍程序控制器極其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。

14、這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。2.2.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使PLC結(jié)構(gòu)更為湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加，將原來(lái)大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。（2）向大容量、高速度方

15、向發(fā)展 大型PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增加。（3）智能型I/O模塊的發(fā)展 智能型I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。（4）基于PC的編程軟件取代編程器 隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來(lái)越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。（5）PLC編程語(yǔ)言的

16、標(biāo)準(zhǔn)化 與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開(kāi)放的。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問(wèn)題，IEC制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語(yǔ)言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語(yǔ)言，這使編程能夠選擇不同的語(yǔ)言來(lái)適應(yīng)特殊的工作。（6）PLC通信的易用化PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。（7）組態(tài)軟件與PLC的軟件化 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)

17、據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。（8）PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線I/O與PLC可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的DCS系統(tǒng)。（9）開(kāi)發(fā)新型特殊功能模塊I/O組件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大處理能力。(10) CPU的處理速度進(jìn)一步加快目前，PLC的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的CPU也不過(guò)80486，將來(lái)會(huì)全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度達(dá)到納秒級(jí)。2.2.4 PLC的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長(zhǎng)期積累的生

18、產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。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。具體措施主要有以下幾個(gè)方面：1）隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào)。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾源對(duì)于PLC的影響，同時(shí)防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。 2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對(duì)高頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效的抑制。3）對(duì)內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干

19、擾，保護(hù)供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的干擾。4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了警戒時(shí)鐘（WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證CPU可靠運(yùn)行。5）利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測(cè)，并采用信息保護(hù)和恢復(fù)措施。6）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。7）采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過(guò)程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方

20、式，也提高了抗干擾能力。（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是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，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。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語(yǔ)言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只要具有一定的電工和工藝的知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。（4）功能完善PLC的輸出/輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入/輸出。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

21、器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)制I/O等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印、及報(bào)表生成等功能。（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，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

22、小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。（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，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。 2.2.5 PLC的主要功能1.條件控制功能條件控制（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)極其他各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。2.定時(shí)/記數(shù)控制功能定時(shí)/記數(shù)控制功能指用P

23、LC提供的定時(shí)器、記數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或記數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和記數(shù)繼電器。3.數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。4.步進(jìn)控制功能 步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)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(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。5.A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過(guò)A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。6.運(yùn)動(dòng)控制功能 運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過(guò)高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。7.過(guò)程控制功能 過(guò)程控制功能是

24、指通過(guò)PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。8.擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即I/O擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高PLC的控制功能。9.遠(yuǎn)程I/O功能遠(yuǎn)程I/O功能是指通過(guò)I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。10.通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過(guò)PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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。11.監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出

25、現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)。2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理2.3.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，它

26、們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見(jiàn)，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。2.4 PLC的選型原則當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來(lái)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)。對(duì)第一個(gè)問(wèn)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(lái)，包括開(kāi)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)一組共

27、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(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （1）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

28、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。（2）價(jià)格方面 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)。 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。第3章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： (1) 最大限度地滿足被控對(duì)象

29、的控制對(duì)象。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集 資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 (2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.2 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 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：（1）用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(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

30、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。（2）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。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖?？刂葡到y(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(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。1.分

31、析控制系統(tǒng)的控制要求熟悉被控對(duì)象的工藝要求，確定必須完成的動(dòng)作及動(dòng)作完成的順序，歸納出順序功能圖。2.選擇適當(dāng)類型的PLC根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，確定I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等），并列出I/O點(diǎn)清單。進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，適當(dāng)留有余量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲(chǔ)器的容量等于I/O總數(shù)乘以8；對(duì)于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要100個(gè)存儲(chǔ)器字；對(duì)于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要200個(gè)存儲(chǔ)器字。確定機(jī)型時(shí)，還要結(jié)合市場(chǎng)情況，考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價(jià)格比好一些的PLC機(jī)型。3.

32、硬件設(shè)計(jì)根據(jù)所選用的PLC產(chǎn)品，了解其使用的性能。按隨機(jī)提供的資料結(jié)合實(shí)際需求，同時(shí)考慮軟件編程的情況進(jìn)行外電路的設(shè)計(jì)，繪制電氣控制系統(tǒng)原理接線圖。4.軟件設(shè)計(jì)（1）軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制系統(tǒng)要求將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候最好將使用的軟元件（如內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）列表，標(biāo)明用途，以便于程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、檢修時(shí)查閱。（2）模擬調(diào)試。將設(shè)計(jì)好的程序下載到PLC主單元中。由外接信號(hào)源加入測(cè)試信號(hào)，可用按鈕或小開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)，用指示燈模擬負(fù)載，通過(guò)各種指示燈的亮暗情況了解程序運(yùn)行的情況，觀察輸入/輸出之間的變化關(guān)系及邏輯狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)要求，并及時(shí)修改和調(diào)

33、整程序，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。5.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試在模擬調(diào)試合格的前提下，將PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試前要全面檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O連線等。在保證整個(gè)硬件連接正確無(wú)誤的情況下才可送電。將PLC的工作方式置為“RUN”。反復(fù)調(diào)試，消除可能出現(xiàn)的問(wèn)題。當(dāng)試運(yùn)一定時(shí)間且系統(tǒng)運(yùn)行正常后，可將程序固化在具有長(zhǎng)久記憶功能的存儲(chǔ)器中，做好備份。3.3 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC餓I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）進(jìn)行PL

34、C程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制太的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。3.4 程序設(shè)計(jì)的步驟（1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序條件。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再?gòu)男滦薷某绦蚧驒z查接線，直到滿足為止。（7）編寫技術(shù)文件。（8）交付使用。圖3-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)4.1 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中售貨機(jī)的分析由

35、于售貨機(jī)的全部功能時(shí)在上位機(jī)上模擬的 ，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬替代的。如錢幣識(shí)別系統(tǒng)可以用按壓某個(gè)“仿真對(duì)象”輸出一個(gè)脈沖直接給PLC發(fā)布命令，而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)來(lái)直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)中自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。（1） 試驗(yàn)狀態(tài)假設(shè) 由于是在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行，試驗(yàn)中有一些區(qū)別于實(shí)際情況的假設(shè)，本試驗(yàn)中假設(shè)： 自動(dòng)售貨機(jī)只售8種商品。 自動(dòng)售貨機(jī)可識(shí)別10元、5元、1元、5角、1角硬幣。 自動(dòng)售貨機(jī)可退幣10元、5元、1元、5角、1角硬幣。 自動(dòng)售貨機(jī)有液晶顯示功能。 實(shí)驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素。（2） 一次交易過(guò)程分析 為了方便分

36、析，我們以一次交易過(guò)程為例。 初始狀態(tài)。由電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購(gòu)買任何商品。 投幣狀態(tài)。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過(guò)商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買。 購(gòu)買狀態(tài)。按下可以購(gòu)買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時(shí)顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過(guò)程結(jié)束。4.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定在清楚自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計(jì)方案，確定

37、任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計(jì)出合理的仿真系統(tǒng)。 首先，應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)的任務(wù)分工：上位機(jī)主要用來(lái)完成仿真界面的制作過(guò)程，而下位機(jī)則主要用來(lái)完成PLC程序的編寫。其次，要分別對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計(jì)時(shí)可以去觀看一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時(shí)可以借助一些宣傳圖片來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的外型；在進(jìn)行PLC程序的編寫時(shí)需要先分配PLC的I/O點(diǎn)，確定上、下位機(jī)的接口。然后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。最后，進(jìn)行上位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)另外，上位機(jī)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作是密切配合的。它們無(wú)論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對(duì)象都

38、應(yīng)該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對(duì)象，利用PLC來(lái)控制這個(gè)仿真的自動(dòng)售貨機(jī)，仿真的自動(dòng)售貨機(jī)接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一方面，仿真界面中的仿真自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語(yǔ)言來(lái)完成的。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。我主要是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)中的下位機(jī)，也就是主要是對(duì)PLC在其中的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。清楚了仿真實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)思路，下面就可以開(kāi)始著手設(shè)計(jì)了。4.3 程序設(shè)計(jì)部分 部分內(nèi)容是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體部分。所要完成的任務(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)的程序設(shè)計(jì)，即在上述功能分析的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)

39、計(jì)。4.3.1 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明下位機(jī)程序的編制則是利用松下PLC專用編程軟件FPWIN-GR完成的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就像上面所敘述的那樣，并非孤立地分別進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作，而是互相配合的。因此在以下的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，并沒(méi)有將上位機(jī)的設(shè)計(jì)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)整體分開(kāi)來(lái)寫，而是相互交替，同時(shí)盡量清晰地?cái)⑹?，在相?yīng)的設(shè)計(jì)部分中注明是上位機(jī)的設(shè)計(jì)還是下位機(jī)的設(shè)計(jì)。4.3.2 PLC程序設(shè)計(jì) 可以把一次交易過(guò)程分為幾個(gè)程序塊：運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞；投幣過(guò)程；價(jià)格比較過(guò)程；選擇商品過(guò)程；退幣過(guò)程。（1） 運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)運(yùn)行初期，要由PLC向仿真畫面相應(yīng)對(duì)象傳遞

40、已經(jīng)存儲(chǔ)好的價(jià)格，還要給投入顯示、消費(fèi)顯示及余額顯示存儲(chǔ)器清零，同時(shí)也要給存儲(chǔ)退幣幣值的存儲(chǔ)器清零。程序編制過(guò)程中，要用到運(yùn)行初期閉合繼電器R9013、16位數(shù)據(jù)傳送指令FO,同時(shí)在上位機(jī)ForceControl中，必須定義相應(yīng)的變量，來(lái)實(shí)現(xiàn)與PLC程序的對(duì)接。 （2）投幣過(guò)程在投幣的過(guò)程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同 樣幣制。先建立變量表，在編寫程序。變量表如表4-1所示。 表4-1 投幣過(guò)程變量表在圖中，當(dāng)按下投入1角時(shí)，相當(dāng)于讓R200接通，之所以用一個(gè)微分指令，就是要只在接通時(shí)檢測(cè)一次，不能永遠(yuǎn)加下去。投入1角要投入顯示、余額顯示都相應(yīng)增加相同數(shù)值，加法是由

41、16位加法指令E20來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（3）價(jià)格比較過(guò)程價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)過(guò)程的始終，只要余額大于某種商品價(jià)格時(shí)，就需要輸出一個(gè)信號(hào)，提示可以購(gòu)買。這里只要選擇燈來(lái)代表此信號(hào)。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R9010,在程序執(zhí)行過(guò)程中，R9010始終保持閉合，F(xiàn)60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，R900A是大于價(jià)格，R900B是等于標(biāo)志。當(dāng)余額大于等于某種商品價(jià)格時(shí)，程序使相應(yīng)的指示燈閃爍表示可以購(gòu)買該種商品。（4）選擇商品過(guò)程當(dāng)投入的幣值可以購(gòu)買某種商品時(shí)，按下相應(yīng)的“選擇”按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時(shí)消費(fèi)顯示欄中顯示出已經(jīng)消費(fèi)掉的金額，余額也將扣除已消

42、費(fèi)的幣值，接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較，判斷是否能繼續(xù)購(gòu)買。出現(xiàn)在出貨口的商品在沒(méi)有取走前，一直保持顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該商品代表已經(jīng)取走，出貨口中的商品隱藏。對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖4-3所示。 在梯形圖4-3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。以第一步為例，按下選擇01商品鍵，相當(dāng)于給R205加一個(gè)信號(hào)（只接受一次脈沖，所以用DF微分指令），當(dāng)YO接通(01商品燈亮)時(shí)，則系統(tǒng)顯示可以購(gòu)買01商品。由于取01商品R230是常閉觸點(diǎn)，故Y8輸出，代表在出貨框中出現(xiàn)01商品，購(gòu)買成功。當(dāng)按下取01商品按鈕時(shí)，R230斷開(kāi)，不能輸出Y8，代表01商品被取走。內(nèi)部幣值的計(jì)算和是否取走

43、商品無(wú)關(guān)，只要按下選擇按鈕，并且可以購(gòu)買此商品就要從余額中扣除相應(yīng)的金額，顯示消費(fèi)的幣值。加法由F20指令實(shí)現(xiàn)，減法由F25實(shí)現(xiàn)。R205 Y0 R230 Y8 DF Y8 R205 Y0 DF 1 1 F25- , WR 4 , WR 3 F20+ , WR 4 , WR 2 R206 Y1 R231 Y9 DF Y9 R206 Y1 DF 1 1 F25- , WR 5 , WR 3 F20+ , WR 5 , WR 2R207 Y2 R232 YA DF YA R207 Y2 DF 1 1 F25- , WR 6 , WR 3 F20+ , WR 6 , WR 2 R208 Y3 R23

44、3 YB DF YB R208 Y3 DF 1 1 F25- , WR 7 , WR 3 F20+ , WR 7 , WR 2R209 Y4 R234 YC DF YC R209 Y4 DF 1 1 F25- , WR 8 , WR 3 F20+ , WR 8 , WR 2 R20A Y5 R235 YD DF YD R20A Y5 DF 1 1 F25- , WR 9 , WR 3 F20+ , WR 9 , WR 2R20B Y6 R236 YE DF YE R20B Y6 DF 1 1 F25- , WR 10 , WR 3 F20+ , WR 10 , WR 2 R20C Y7 R23

45、7 YF DF YF R20C Y7 DF 1 1 F25- , WR 11 , WR 3 F20+ , WR 11 , WR 2圖4-3 選擇商品梯形圖(5)退幣過(guò)程 在退幣過(guò)程中，最主要的是完成退幣的運(yùn)算過(guò)程，根據(jù)結(jié)果輸出相應(yīng)的錢幣，退幣結(jié)束時(shí)還要使用到的某些寄存器重新賦零。 整個(gè)退幣過(guò)程在按下按鈕（即R20F接通時(shí)）時(shí)執(zhí)行，同樣也用到一個(gè)微分指令，在接收到信號(hào)時(shí)產(chǎn)生一次開(kāi)關(guān)脈沖，進(jìn)而執(zhí)行一次其下面的指令。F32是除法指令，第一次將余額的幣值除以1000，商存儲(chǔ)于SV0中，作為退幣10元的輸出值。余數(shù)則存儲(chǔ)于特殊數(shù)據(jù)寄存器DT9015中，下次將不能被1000（10元）整除的余數(shù)除以100（

46、5元），商且存儲(chǔ)于SV1中，余數(shù)繼續(xù)下傳，直至被1角除過(guò)，由于所投幣值最小是1角，并且商品價(jià)格也確定在整角，所以最終能被1角整除。 在程序的初始化時(shí)曾給WR13、WR15、WR17、WR19和WR20賦零，WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中間量，為的只是程序在使用過(guò)程中能穩(wěn)定執(zhí)行，避免出現(xiàn)退幣錯(cuò)誤。為什么要除以1000呢？這主要是考慮到PLC的主要特點(diǎn)是執(zhí)行過(guò)程穩(wěn)定可靠，但執(zhí)行速度較慢。在計(jì)算時(shí)盡量將數(shù)值作為整數(shù)計(jì)算，因?yàn)槭窃谟?jì)算機(jī)上模擬，可以把一部分功能交由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里把1角當(dāng)作10、5角當(dāng)作50、1元當(dāng)作100、5元當(dāng)作500、10元當(dāng)作1000，可以避免把這

47、些數(shù)據(jù)當(dāng)作有小數(shù)點(diǎn)的實(shí)數(shù)計(jì)算，這同前面的加1角等于10（K10）是相同的道理。至于交由計(jì)算機(jī)的任務(wù)將在以后敘述。退幣過(guò)程結(jié)束后，PLC要將寄存器中的數(shù)值置回原定的初值0，完成一次交易，防止下一次交易時(shí)出錯(cuò)。梯形圖3-6用來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)的初始化。 程序中分別將投入顯示、消費(fèi)顯示、余額顯示、10元存儲(chǔ)、5元存儲(chǔ)、1元存儲(chǔ)、5角存儲(chǔ)和1角存儲(chǔ)清零，還將中間量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。完成了以上5個(gè)過(guò)程，自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)各種要求的功能。4.4 仿真界面與PLC的配合定義在這一段中，將仔細(xì)分析仿真界面各部分是如何與PLC連接的。分析過(guò)程

48、是按照一次交易的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行的，即由初始狀態(tài)、投幣狀態(tài)、購(gòu)買狀態(tài)、退幣狀態(tài)到交易結(jié)束。（1）初始狀態(tài) 通過(guò)分析得知，當(dāng)電子標(biāo)簽顯示各商品的價(jià)格、顯示屏顯示友好界面時(shí)，不能購(gòu)買任何商品。因此先讓變量poiwindows=0(系統(tǒng)默認(rèn))。電子標(biāo)簽中的字符J.01(以01商品為例)對(duì)應(yīng)的變量JG01.PV與PLC程序中的地址WR4相匹配，WR4中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為250，即讓字符顯示2.50元。對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖11所示（2）投幣狀態(tài) 當(dāng)投幣時(shí)，按下“投幣”提示字，出現(xiàn)投幣框。如何定義“投幣”呢？雙擊漢字“投幣”，來(lái)到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”，在“動(dòng)作描述”框中做如下定義：按下鼠標(biāo)時(shí)，poiwi

49、nJB=1,poiwinJB這個(gè)變量是控制投幣框的，當(dāng)poiwinJB=1時(shí)，出現(xiàn)錢幣和提示框；poiwinJB=0時(shí)，錢幣和提示框隱藏。R0 F0 MV , K 0 , WR 1 F0 MV , K 0 , WR 2 F0 MV , K 0 , WR 3 F0 MV , K 0 , WR 13 F0 MV , K 0 , WR 15 F0 MV , K 0 , WR 17 F0 MV , K 0 , WR 19 F0 MV , K 0 , WR 20 F0 MV , K 0 , SV 0 F0 MV , K 0 , SV 1 F0 MV , K 0 , SV 2 F0 MV , K 0 ,

50、SV 3 F0 MV , K 0 , SV 4 圖4-4 數(shù)據(jù)初始化梯形圖 下面分別定義提示框和錢幣以及“確認(rèn)”按鈕，雙擊提示框，來(lái)到“動(dòng)畫連接”畫面，定義poiwinJB=1時(shí)顯示，各硬幣也用同樣的方法定義，“確認(rèn)”按鈕也同樣定義，這樣就使在按下漢字“投幣”時(shí)，變量poiwinJB=1，從而出現(xiàn)投幣框，以及硬幣等。我們只是定義了投幣框的顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊代替了實(shí)際過(guò)程中的餓錢幣投入動(dòng)作，最重要的任務(wù)是投幣運(yùn)算，下面介紹錢幣的定義方法。以10元為例：雙擊10元硬幣，開(kāi)到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”中的“左鍵動(dòng)作”，在動(dòng)作描述中如下定義：按下鼠標(biāo)時(shí)，poiwinJB=1；TR$100.PV=1;釋放鼠標(biāo)時(shí)，TR$100.PV=0。其