基于plc的自動無人售貨機(jī)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于PLC控制的自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)基于PLC控制的自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)摘 要 研究開發(fā)基于PLC的自動售貨機(jī)，售貨機(jī)的主要組成部分包括錢幣識別系統(tǒng)，找零系統(tǒng)，商品驅(qū)動機(jī)構(gòu)，商品貯存裝置以及控制系統(tǒng)。錢幣識別系統(tǒng)將錢幣轉(zhuǎn)化為信號并交給PLC處理，通過PLC完成錢幣的加減找零。用戶投足幣并選擇產(chǎn)品，PLC通過程序控制以及外部元件動作完成自動售貨的整個(gè)過程?？紤]產(chǎn)品總數(shù)，設(shè)定面板樣品以及按鈕預(yù)留位置。設(shè)定自動售貨機(jī)內(nèi)部儲物通道數(shù)量，根據(jù)儲物通道數(shù)量統(tǒng)計(jì)商品驅(qū)動裝置數(shù)量?？傮w統(tǒng)計(jì)PLC輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)大致使用數(shù)量，設(shè)定PLC輸入點(diǎn)與錢幣識別信號、按鈕等的對應(yīng)關(guān)系，輸出點(diǎn)

2、與指示燈、馬達(dá)、繼電器、找零器等的對應(yīng)關(guān)系。使用S7-200編程軟件完成程序編寫，使用AUTOCAD設(shè)計(jì)PLC控制柜，設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)整體機(jī)身以及內(nèi)部構(gòu)造，設(shè)計(jì)電氣圖。 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 DESIGN OF VENDING MACHINE BASED ON PLC CDNTROLABSTRACTResearch and development of PLC-based vending machine . Integral part of vending machine HYPERLINK app:ds:consist%20of t _self con

3、sist of coin identification system, change system, the driving mechanism of goods, product storage equipment, and a control system . Coin recognition systems change coins into signal and abandon PLC to dispose .Completed the addition and subtraction of coins via PLC. Users put enough coin into vendi

4、ng machine and select products. PLC control the whole automatic sell process through the programming and exterior organ. Consider all products to setting the buttons of the goods samples .Set the number of channels to keep in storage of the vending machine. Statistics the number of goods power plant

5、 according to the number of channels. Overall statistics PLC input and output points roughly and set the correspondence between the PLC input point and the coin identification signal、buttons and so on. The correspondence between output point and the indicator、motor、relay、give change and so on .Compl

6、ete the programming use the S7-200 software .Design the PLC control cabinet、vending machine and Electrical diagram use the AutoCAD software. KEYWORDS :IntelligentResponder，PLC ,Sequentialfunctionchart，ladder，I/Opointofthedistribution目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3973 前言 PAGEREF _Toc3973 3 HYPERLIN

7、K l _Toc32761 第一章 自動售貨機(jī)簡介 PAGEREF _Toc32761 4 HYPERLINK l _Toc10407 1.1 自動售貨機(jī)的簡介 PAGEREF _Toc10407 4 HYPERLINK l _Toc22063 1.2 采用PLC控制售貨機(jī)的原因 PAGEREF _Toc22063 5 HYPERLINK l _Toc21967 1.3 自動售貨機(jī)的功能 PAGEREF _Toc21967 6 HYPERLINK l _Toc378 1.4 自動售貨機(jī)工作原理 PAGEREF _Toc378 7 HYPERLINK l _Toc30025 1.6自動售貨機(jī)前景

8、分析 PAGEREF _Toc30025 8 HYPERLINK l _Toc4637 第二章PLC的概述 PAGEREF _Toc4637 9 HYPERLINK l _Toc31948 21 PLC的選型原則 PAGEREF _Toc31948 10 HYPERLINK l _Toc15214 2.2 PLC的產(chǎn)生 PAGEREF _Toc15214 11 HYPERLINK l _Toc31978 2.3 PLC的定義 PAGEREF _Toc31978 12 HYPERLINK l _Toc5122 2.4 PLC的簡介 PAGEREF _Toc5122 13 HYPERLINK l

9、_Toc260 2.5 PLC的工作原理 PAGEREF _Toc260 13 HYPERLINK l _Toc5198 2.6PLC的循環(huán)掃描工作 PAGEREF _Toc5198 13 HYPERLINK l _Toc14320 2.7PLC的編程語言 PAGEREF _Toc14320 15 HYPERLINK l _Toc12093 2.8PLC的特點(diǎn) PAGEREF _Toc12093 15 HYPERLINK l _Toc29356 2.9PLC的硬件組成 PAGEREF _Toc29356 16 HYPERLINK l _Toc31883 第3章 自動售貨機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)方案研究

10、 PAGEREF _Toc31883 18 HYPERLINK l _Toc12760 3.1工控機(jī)自動售貨控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc12760 18 HYPERLINK l _Toc27366 3.2可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 PAGEREF _Toc27366 18 HYPERLINK l _Toc32715 3.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc32715 18 HYPERLINK l _Toc24610 3.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 PAGEREF _Toc24610 19 HYPERLINK l _Toc1147 3.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般

11、步驟及內(nèi)容 PAGEREF _Toc1147 20 HYPERLINK l _Toc8196 3.2.4 程序設(shè)計(jì)的步驟 PAGEREF _Toc8196 20 HYPERLINK l _Toc27035 3.2.5 編寫梯形圖的注意事項(xiàng) PAGEREF _Toc27035 22 HYPERLINK l _Toc22129 3.3 自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路 PAGEREF _Toc22129 22 HYPERLINK l _Toc6288 3.4 自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc6288 22 HYPERLINK l _Toc18432 第四章 自動售貨機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì) P

12、AGEREF _Toc18432 24 HYPERLINK l _Toc26930 4.1.1試驗(yàn)狀態(tài)假設(shè) PAGEREF _Toc26930 24 HYPERLINK l _Toc1096 4.2 分步程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1096 24 HYPERLINK l _Toc20339 4.2.1 PLC程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20339 24 HYPERLINK l _Toc3930 4.2.2設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3930 27 HYPERLINK l _Toc18273 4.3自動售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18273 28 HYPERLINK

13、l _Toc25668 4.3.1定時(shí)器 PAGEREF _Toc25668 29 HYPERLINK l _Toc31269 4.3.2數(shù)學(xué)運(yùn)算指令 PAGEREF _Toc31269 29 HYPERLINK l _Toc155 4.4PLC各I/O地址分配 PAGEREF _Toc155 29 HYPERLINK l _Toc11229 4.5什么是梯形圖（LAD） PAGEREF _Toc11229 30 HYPERLINK l _Toc26968 4.7自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖 PAGEREF _Toc26968 30 HYPERLINK l _Toc16787 4.9調(diào)試結(jié)果、調(diào)試中

14、出現(xiàn)的問題及解決方法 PAGEREF _Toc16787 40 HYPERLINK l _Toc23435 4.10 自動售貨機(jī)的相關(guān)說明 PAGEREF _Toc23435 41 HYPERLINK l _Toc26524 4.11 自動售貨機(jī)的外部接線圖 PAGEREF _Toc26524 41 HYPERLINK l _Toc12205 致謝 PAGEREF _Toc12205 44 HYPERLINK l _Toc25627 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc25627 45 前言 自動售貨機(jī)的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(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

15、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(fèi)用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。自動售貨機(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)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，自動售貨機(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，通過電話線路將自動售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(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，

16、為防止地球暖化，自動售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機(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，社會對擴(kuò)大就業(yè)與工作場所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機(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)無休工作狀態(tài)中的辦公場所，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服務(wù)的問題，這種服務(wù)加速了自動售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合

17、。 自動售貨機(jī)簡介1.1 自動售貨機(jī)的簡介 據(jù)說世界上最早的自動售貨機(jī)出現(xiàn)在公元1世紀(jì)， 那是希臘科學(xué)家希羅為教堂發(fā)放圣水設(shè)置的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì)，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動售貨機(jī)。日本第一臺自動售貨機(jī)是1904年問世的郵票明信片自動出售機(jī)，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。1925年美國研制出售香煙的自動售貨機(jī)，50年代，噴水型果汁自動售貨機(jī)大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代自動售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動售貨機(jī)。售貨機(jī)由

18、錢幣裝置和售貨裝置兩部分組成。錢幣裝置是售貨機(jī)的核心，其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計(jì)算金額；售貨裝置是售貨機(jī)的根本，售貨裝置的可靠性關(guān)系到運(yùn)營商與用戶的利益，售貨裝置接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。貯藏裝置保存商品，指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。自動售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，是商業(yè)自動化的常用設(shè)備，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來，它不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易。是一種全新的商業(yè)零售形式，省時(shí)方便快捷，又被稱為24小時(shí)營業(yè)的微型超市。見圖1-1圖1-1.自動售貨機(jī)1.2 采用PLC控制售貨機(jī)的原因價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，

19、而可靠性是選擇時(shí)需要考慮的又一個(gè)因素。從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長短考慮，不論是老設(shè)備改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望能夠邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槿粲肞LC不必改動外部設(shè)備接線，只要在軟件上做文章就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡捷，可以達(dá)到事半功倍

20、的目的。眾所周知，目前我國75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量很大，這勢必造成設(shè)計(jì)周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM模塊中去，需要加工哪個(gè)產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既方便、簡單又可保密。開發(fā)這種軟件對優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，非常具有實(shí)際意義。僅此一點(diǎn)也

21、深受生產(chǎn)及設(shè)計(jì)者的歡迎。在現(xiàn)在科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場經(jīng)濟(jì)的競爭就是利用最小的投資獲取最大的利潤，為了使人們在生活購物中得到方便，就出現(xiàn)了自動售貨機(jī)。對于一臺自動售貨機(jī)，如果采用電力機(jī)械來進(jìn)行控制，會造成售貨機(jī)有用價(jià)值空間少，浪費(fèi)不必要的動力資源；如果采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制要求技術(shù)高，各種閥體和設(shè)備的組裝較高，反應(yīng)速度相對較慢，用于控制售貨機(jī)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值消費(fèi)高，從利潤價(jià)值觀來考慮不適宜用于控制售貨機(jī)。采用單片機(jī)作為控制核心，這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。但是PLC（即可編程序控制器）是綜合了計(jì)算機(jī)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

22、型的工業(yè)控制裝置，它不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣邮圬洐C(jī)作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)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?？梢钥闯?，采用PLC對自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這在現(xiàn)代化商業(yè)社會的今天尤為重要。1.3 自動售貨機(jī)的功能在進(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售貨機(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)。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡單的例子來說明，例如：售貨機(jī)中有

23、8種商品，其中01號商品（代表第一種商品）價(jià)格為2元，02商品為3元，其余類推?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同此。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)啟動相應(yīng)的電機(jī)，提取01號商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購買而按下退幣按鈕，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。自動售貨機(jī)的工作流程圖如圖1.2所示。圖1-21.4 自動售貨機(jī)工作原理本文設(shè)計(jì)的是售可樂、綠茶和奶茶三種飲料的自動飲料機(jī)，它的售

24、貨過程原理是：(1) 從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的面值。(2) 識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。(3) 通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)通道有貨，哪個(gè)通道已售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 (4) 顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動技術(shù)把商品送出。(5) 顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇退幣或繼續(xù)買商品；如果款額不足，售貨機(jī)經(jīng)過延時(shí)予以退幣。 退幣時(shí)是采取由大額面值到小額面值輸出錢幣的順序。(6) 系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。1.5自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)的題目是自動售貨機(jī)，主要是應(yīng)用三菱FX

25、-2N型PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的編程語言、自動售貨機(jī)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明該設(shè)計(jì)的控制原理過程。1.6自動售貨機(jī)前景分析自動售貨機(jī)是現(xiàn)代社會中的一種商務(wù)工具，2004年以后，中國的自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速增長，奧運(yùn)會和世博會為自動售貨機(jī)市場帶來了巨大商機(jī)，2008年后進(jìn)入了發(fā)展期，自動售貨即將在中國零售業(yè)掀起繼百貨商店、超市之后的第三次零售業(yè)革命?，F(xiàn)在，中國自動售貨機(jī)市場已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展期。另外，各個(gè)大型城市的改造使得很多小店小鋪消失，同時(shí)隨著金

26、融支付手段的增多，IC卡、手機(jī)移動支付等技術(shù)使自動售貨機(jī)提供便利服務(wù)成為可能，這些自動售賣平臺的創(chuàng)新模式無疑為國內(nèi)的自動售貨業(yè)迅速成長創(chuàng)造了條件。2009年中國自動售貨機(jī)產(chǎn)品專項(xiàng)調(diào)研及未來五年投資分析預(yù)測報(bào)告是結(jié)合自動售貨機(jī)產(chǎn)品歷年供需關(guān)系變化規(guī)律，對自動售貨機(jī)產(chǎn)品內(nèi)的企業(yè)群體進(jìn)行了深入的調(diào)查與研究，采用定量及定性的科學(xué)研究方法撰寫而成的。對我國自動售貨機(jī)產(chǎn)品的市場環(huán)境、生產(chǎn)經(jīng)營、產(chǎn)品市場、品牌競爭、產(chǎn)品進(jìn)出口、行業(yè)投資環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展等問題進(jìn)行了詳實(shí)系統(tǒng)地分析和預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上，對行業(yè)發(fā)展趨勢做出了定性與定量相結(jié)合的分析預(yù)測，為企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略、進(jìn)行投資決策和企業(yè)經(jīng)營管理提供了權(quán)威、充分

27、、可靠的決策依據(jù)。報(bào)告數(shù)據(jù)主要采用國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、海關(guān)總署問卷調(diào)查數(shù)據(jù)、商務(wù)部采集數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫，其中宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計(jì)局，部分行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計(jì)局及市場調(diào)研數(shù)據(jù)，企業(yè)數(shù)據(jù)主要來自于國統(tǒng)計(jì)局規(guī)模企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫及證券交易所等，進(jìn)出口數(shù)據(jù)主要來自海關(guān)及商務(wù)部，價(jià)格數(shù)據(jù)主要來自于各類市場監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。第二章 PLC的概述21 PLC的選型原則 當(dāng)某一個(gè)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)。對第一個(gè)問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是

28、用繼電器還是晶體管或是可控硅型。控制系統(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。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，對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。 對第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：1.規(guī)模

29、要適合 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及軟件對PLC功能及指令的要求是選擇PLC機(jī)型規(guī)模大小的重要依據(jù)。首先要確保有足夠的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，并留有一點(diǎn)的余地（要有10%的備用量）。如果只是為了實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化，或機(jī)電一體化產(chǎn)品，可選用小型PLC。如果控制系統(tǒng)較大，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，被控設(shè)備較分散，可以選用中型或大型PLC。還應(yīng)確定擁護(hù)程序存儲器的容量。一般粗略的估計(jì)方法是：（輸入+輸出）（1012）=指令步數(shù)。特別要注意因控制較復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理量較大，可能出現(xiàn)存儲量不夠的問題。2功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理對于以開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，應(yīng)選用帶A/

30、D、D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。對于控制比較復(fù)雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動化等。對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，選用整體式結(jié)構(gòu)PLC。其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)PLC。3輸入、輸出功能及負(fù)載能力的選擇選擇哪一種功能的輸入、輸出形式或模塊，取決于控制系統(tǒng)中輸入和輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求，選用具有相應(yīng)功能的模塊。為了提高抗干擾能力，輸入、輸出均應(yīng)選用具有光電隔離的模塊。對于輸出形式，分為

31、無觸點(diǎn)和有觸點(diǎn)兩種形式。無觸點(diǎn)輸出大多使用大功率三級管（直流輸出）或雙向可控硅（交流輸出）電路，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長，缺點(diǎn)是價(jià)格高、過載能力差。有觸點(diǎn)輸出是使用繼電器觸點(diǎn)輸出，其優(yōu)點(diǎn)是使用電壓范圍寬、導(dǎo)通壓降損失小、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短、響應(yīng)速度慢。此外，還應(yīng)考慮輸入、輸出的負(fù)載能力，要注意承受的電壓值和電流值。應(yīng)該指出的是，輸出電流和導(dǎo)通負(fù)載電流值是不同概念。輸出電流值是指美意個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力。導(dǎo)通負(fù)載電流值是指整個(gè)輸出模塊驅(qū)動負(fù)載是所允許的最大電流值，即整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力。4使用環(huán)境條件在選擇PLC時(shí)，要考慮使用現(xiàn)場的環(huán)境條件是否符合他的規(guī)定。一般考慮的環(huán)境條件有

32、：環(huán)境溫度、相對濕度、電源允許波動范圍和抗干擾等指標(biāo)。2.2 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，美國的

33、汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個(gè)開展系統(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)白熱化的市場競爭要求，1968年美國通用汽車公司公開向社會招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：編程方便，可現(xiàn)場修改程序維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)可靠性高于繼電器控制裝置體積小于繼電器控制盤數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)成本可與繼電器控制盤競爭輸入可以是交流150V以上輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動接觸器，電磁閥等。擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小用戶存儲器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要） 十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求

34、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。2.3 PLC的定義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器，用來在其內(nèi)部存儲執(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)。2.4 PLC的簡介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)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，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

35、，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、美國和德國。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個(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。 2.5 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，可以簡單地在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對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)

36、，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。2.6PLC的循環(huán)掃描工作對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(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的掃描全過程如圖2-2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，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)

37、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，依次輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。PLC的掃描全過程： 2.7PLC的編程語言PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。2.8PLC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)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)

38、 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程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。（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（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動控制）

39、這三電集于一體。S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200CN系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：*極高的可靠性*極豐富的指令集*易于掌握*便捷的操作*豐富的內(nèi)置集成功能*實(shí)時(shí)特性*強(qiáng)勁的通訊能力*豐富的擴(kuò)展模塊S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)

40、境保護(hù)設(shè)備等等。如：*沖壓機(jī)床*磨床*印刷機(jī)械*橡膠化工機(jī)械*中央空調(diào)*電梯控制*運(yùn)動系統(tǒng)本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些4復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。2.

41、9PLC的硬件組成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(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：編程器存儲器系統(tǒng)程序用戶程序數(shù) 據(jù)中央處理單元(CPU)I/O擴(kuò)展接口 輸出接口外部設(shè)備接口 輸入接口圖1-3第3章 自動售貨機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)方案研究3.1工控機(jī)自動售貨控制系統(tǒng)工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在更時(shí)髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱IPC。工程機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有

42、強(qiáng)烈的震動，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)有專用底板，底板上有IPC和ISA插槽。3）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。4）要求具有長時(shí)間工作能力。對于工控機(jī)作為自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)，由于自動售貨控制系統(tǒng)的環(huán)境相對工業(yè)控制的環(huán)境要好的多，而且自動售貨控制系統(tǒng)對連續(xù)工作的能力要求不是很高。用工控機(jī)設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)控制實(shí)屬大材小用。而且工控機(jī)的價(jià)格較同層次的PC機(jī)偏高，這樣就增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價(jià)比。3.2可編程序控制系統(tǒng)設(shè)

43、計(jì)的基本原則3.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）來實(shí)現(xiàn)工藝要求，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) PLC控制系統(tǒng)被控對象最大限度地滿足工藝要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(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)展和工藝的改進(jìn)，在配置PLC硬件設(shè)

44、備時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有一定裕量。3.2.2 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)包括以下內(nèi)容：（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機(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、容量的選擇以及I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I

45、/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)的控制程序必須經(jīng)過反復(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（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此在電氣原理圖中應(yīng)增加PLC部分的I/O連接圖。另外，在PLC控制系統(tǒng)中的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），通常稱

46、它為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分析和排除故障。3.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟及內(nèi)容（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求,需要完成的動作（動作順序、動作條件、必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動、自動；連續(xù)、單周期、單步等）。（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機(jī)型及容量。（4）定義輸入、輸出點(diǎn)名稱，分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）根據(jù)PLC所要完成的任務(wù)及應(yīng)具備的功能，進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。3.2.4 程序設(shè)計(jì)的步

47、驟（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可以省這一步。（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。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（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的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。（7）編寫技術(shù)文件。（8）交付使用。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖如圖4所示。 圖3-13.2

48、.5 編寫梯形圖的注意事項(xiàng) （1）輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、記數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。 （2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接。（3）在程序中，不允許同一編號的線圈兩次輸出。（4）不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。3.3 自動售貨

49、機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路自動售貨機(jī)的基本功能就是對投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購買，那種商品不能購買，本次設(shè)計(jì)的要求是可識別三種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬，自動售貨機(jī)共出售四種貨物，其價(jià)格分別定為1元、3元、4元、6元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)中有這種貨物時(shí)，指示燈亮，表示可以進(jìn)行購買，四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬。除此外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實(shí)現(xiàn)，其中顯示部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示投幣總數(shù)和購買后的余額；當(dāng)按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零，采用從高到低的形式進(jìn)行清零。3.4 自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)的

50、主要內(nèi)容1.此自動售貨機(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)間內(nèi)（2分鐘）不按任何按鍵，自動售貨機(jī)將退還所投硬幣；3.當(dāng)投入硬幣的總值等于或超過物品價(jià)值時(shí)，對應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；4.當(dāng)物品對應(yīng)的指示燈亮綠燈時(shí)，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所選物品的價(jià)值時(shí)，自動售貨機(jī)會自動將余款退還顧客；6.當(dāng)顧客成功購買完一件物品后20秒無操作，自動售貨機(jī)會自動將余款退還顧客；7.如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動售貨機(jī)會自動將余款退還顧客；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)，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈

51、，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。第四章 自動售貨機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì)4.1自動售貨機(jī)的設(shè)計(jì)過程分析4.1.1試驗(yàn)狀態(tài)假設(shè)在設(shè)計(jì)之前先得構(gòu)思一下，要設(shè)計(jì)的自動售貨機(jī)該有的系統(tǒng)的控制要求。構(gòu)思如下；自動售貨機(jī)只售3種商品。自動售貨機(jī)可識別5元、1元。實(shí)驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素。4.1.2一次交易過程分析為了方便分析，我們以一次交易過程為例。 = 1 * GB3 先是進(jìn)行對投幣的記數(shù)，把投進(jìn)的不同面值的貨幣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并存放到PLC中。 = 2 * GB3 價(jià)格與所投的貨幣比較，當(dāng)所投幣值超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。 = 3

52、 * GB3 在有操作顯示的條件下，進(jìn)行對商品選購的操作。 = 4 * GB3 選購操作進(jìn)行同時(shí)，同時(shí)PLC自動進(jìn)行余額的處理，并對所選商品進(jìn)行提取。到此為止，自動售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過程結(jié)束。4.2 分步程序設(shè)計(jì)4.2.1 PLC程序設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)系統(tǒng)主要包括：記幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、提貨系統(tǒng)，還有就是其他的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。 1.記幣系統(tǒng)當(dāng)有顧客購買時(shí)，每投入一次錢幣都得經(jīng)過感應(yīng)器進(jìn)行真假監(jiān)辨后，再給PLC進(jìn)行計(jì)幣的指令。當(dāng)發(fā)現(xiàn)偽幣時(shí)，感應(yīng)器不給PLC累計(jì)投幣值的指令，同時(shí)自行退出偽幣。而當(dāng)PLC接收到感應(yīng)器傳來的記幣的指令時(shí)，PLC自動把接收來的貨幣對應(yīng)的數(shù)據(jù)累加到寄存器D0

53、中。2.價(jià)格比較系統(tǒng)價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)過程的始終，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，提示可以購買。投幣完成后，系統(tǒng)會將D0內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價(jià)格進(jìn)行比較：當(dāng)投幣2元，則沒有可購買的商品指示燈亮，表示所投錢幣不能購買任何東西，此時(shí)可以繼續(xù)投幣或退幣；只有投幣在2元或以上時(shí)會見到汽水選擇的指示燈長亮，此時(shí)可以選擇購買汽水或退幣；同樣，大于3元的就有果汁的選擇顯示，3元就出現(xiàn)咖啡的選擇顯示，此時(shí)都是可以選擇購買或退幣。3. 選購商品系統(tǒng)當(dāng)投入的幣值可以購買某種商品時(shí)，即商品下相應(yīng)的指示等亮了，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)顯示欄中顯示出扣除已經(jīng)消費(fèi)

54、掉的金額的余額幣值，接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較，判斷是否能繼續(xù)購買。 若余額還能符合上面比較過程的條件時(shí)，相應(yīng)商品的指示燈還會亮的，不然燈不亮了。4.提貨系統(tǒng) 送出機(jī)構(gòu)的工作原理本文所設(shè)計(jì)的罐體送出機(jī)構(gòu)主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進(jìn)電機(jī)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(jī)構(gòu)示意圖 5所示.圖4-1送出機(jī)構(gòu)主要通過直線步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)運(yùn)作一次 ,使槽輪上下各擺動一次.同時(shí) ,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(yùn)動 ,導(dǎo)向槽的作用是限定推拉桿的運(yùn)動方向和槽輪擺動角度。

55、送出機(jī)構(gòu)的工作過程如圖所示 ,自動售貨機(jī)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(dāng)售貨機(jī)接收到售貨信號時(shí) ,直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并作用于推拉桿 ,推拉桿同時(shí)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(gè)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(gè)罐體向出貨側(cè)擺動 ,同時(shí)槽輪的阻貨面擋住后面的罐體 ,電機(jī)停止工作 ,這樣就完成一個(gè)罐體的售出。6.其他系統(tǒng)還有就是其他的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。主要的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，包括有溫度的監(jiān)控，光度的監(jiān)控兩個(gè)，都可以外接傳感器進(jìn)行單輸入單輸出的簡單

56、操作。不妨構(gòu)思一下，假設(shè)飲料的溫度要保持在4C左右，用溫度傳感器設(shè)置售貨機(jī)里面溫度在6C時(shí)就給PLC一個(gè)開動制冷器的信號，是一個(gè)持續(xù)的信號。當(dāng)售貨機(jī)里的溫度達(dá)到4.5C時(shí)，信號斷開。同樣的光度監(jiān)控就直接用個(gè)光感來給PLC進(jìn)行售貨機(jī)照明的信號。報(bào)警系統(tǒng)分為非故障報(bào)警和故障報(bào)警。如果是非故障報(bào)警，只要通過網(wǎng)絡(luò)通知送掖車或者送幣車即可；如果是故障報(bào)警則需要通知維修人員到現(xiàn)場進(jìn)行維修。同時(shí)系統(tǒng)如果報(bào)警則要打出回條給顧客，避免故障造成顧客損失。4.2.2設(shè)計(jì) 1. 自動售貨機(jī)控制要求（1）該自動售貨機(jī)可以同時(shí)投入1元、或5元紙幣,自動銷售汽水、果汁和咖啡.（2）當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過2元時(shí),汽水按鈕

57、指示燈亮;當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過2元時(shí),汽水按鈕和果汁按鈕同時(shí)亮;當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過3元時(shí),汽水按鈕、果汁按鈕和咖啡按鈕同時(shí)亮. 圖4-2 自動售貨機(jī)示意圖（3）當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r,按汽水按鈕,則汽水會滾出到取貨槽。（4）當(dāng)果汁按鈕燈亮?xí)r,按果汁按鈕,則果汁會滾出到取貨槽。（5）當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r,按咖啡按鈕,則咖啡會滾出到取貨槽。（6）若投入的硬幣總值超過所購商品的價(jià)格(汽水2元,果汁2.5元,咖啡3元),則找錢指示燈亮,同時(shí)進(jìn)行找錢動作.4.3自動售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 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（

58、按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機(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、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(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

59、須經(jīng)過反復(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（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。4.3.1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)器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點(diǎn)，失電時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)打開；定時(shí)器得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合。定時(shí)器的當(dāng)前值、設(shè)定值均為10位有符號整數(shù)（INT），允許的最大值為32767。定時(shí)器指令表。如表4-14.3.2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（見表4-2）分別執(zhí)行在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行程序。如表4-2所示

60、。如表4-3所示4.4PLC各I/O地址分配 輸入/輸出單元通常也稱I/O單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對象，已實(shí)現(xiàn)控制目的。本次設(shè)計(jì)的主要I/O分配：4.5什么是梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的程PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，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