基于西門子S7-200PLC自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

密級(jí)：學(xué)號(hào)：本 科 生 畢 業(yè) （ 設(shè) 計(jì) ） 論 文基于西門子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 基于西門子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“” ）學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日保 密 ， 在 年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密 ?；谖鏖T子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)III摘 要隨著現(xiàn)代社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們已經(jīng)邁進(jìn)了一個(gè)高科技時(shí)代，同時(shí)人們也逐漸的學(xué)會(huì)享受生活，為了滿足人們的生活追求，自動(dòng)售貨機(jī)開始迅速的普及。作為自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展產(chǎn)物之一的 PLC 無人自動(dòng)售貨機(jī)，在人們的日常生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，已成為一種全新的商業(yè)零售形式。同時(shí)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)使的人們的消費(fèi)水平不斷提高，大量的消費(fèi)品被生產(chǎn)出來，這需要大量的物品流通渠道來消費(fèi)這些生產(chǎn)出來的消費(fèi)品，在以前主要是通過超級(jí)市場(chǎng)來銷售，但現(xiàn)在自動(dòng)售貨機(jī)使人們多了一種選擇。它的出現(xiàn)使消費(fèi)模式和銷售環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，相對(duì)于超級(jí)市場(chǎng)、百貨購(gòu)物中心等銷售模式而言，無人自動(dòng)售貨機(jī)沒有場(chǎng)地上的局限，而且購(gòu)物便利。本文簡(jiǎn)要介紹了課題研究的意義，自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，主要設(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)控制系統(tǒng)，包括自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)，I/O 分配，系統(tǒng)控制流程圖，PLC 梯形圖程序的編寫和系統(tǒng)梯形圖的調(diào)試仿真。關(guān)鍵詞： PLC； 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)； 梯形圖； 調(diào)試基于西門子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)IVABSTRACTWith the development of the modern technology and societys rapid economic, people have entered an era of high technology, but it also gradually learn to enjoy life, to pursue in order to meet peoples lives, vending machines began to spread rapidly. Automatic control technology development as one of the products of the PLC unattended vending machines, in peoples daily life has been widely used, has become a new form of commercial retail. While rapid economic growth has enabled the continuous improvement of peoples consumption level, a large number of consumer goods were produced, which requires a large number of items to consume these distribution channels produced consumer goods, in the past mainly through supermarkets to sell, but now vending freighter make people more of a choice. It appears that consumption patterns and sales environment has undergone tremendous change, as opposed to supermarkets, department stores, shopping centers, sales model, nobody no vending machines on site limitations and shopping convenience.This article briefly describes the significance of the research, the research of the vending machine at home and abroad, the main design is design a vending machines control system consisting of PLC based on Siemens S7-200 series, including vending machine control system hardware design, software design , I / O assignment, the flow of the system control, write the PLC ladder program and the debug simulation of the system ladder.Keywords: PLC; vending machine control system; ladder; debugging基于西門子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)5目 錄摘 要 IIIABSTRACT.IV緒論 61.1 課題研究的意義 61.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 62 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 82.1 自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理 82.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路 82.3 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 82.3.1 主要內(nèi)容 .82.3.2 擬解決的關(guān)鍵性問題 .82.4 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 93 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 103.1 自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求分析 103.2 PLC 型號(hào)的選擇 103.2.1 PLC 的概念 .103.2.2 PLC 的工作原理 .143.2.3 PLC 的循環(huán)掃描 .153.2.4 PLC 的硬件組成 .154 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 164.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 164.2 I/O 口的分配 164. 3 自動(dòng)售貨機(jī)控制流程圖設(shè)計(jì) .174.4 自動(dòng)售貨機(jī)控制梯形圖程序的設(shè)計(jì) 174.4.1 計(jì)幣部分設(shè)計(jì) .174.4.2 比較部分設(shè)計(jì) .184.4.3 選擇部分設(shè)計(jì) .194.4.4 余額計(jì)算部分設(shè)計(jì) .195 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試 285.1 系統(tǒng)的仿真調(diào)試 285.2 系統(tǒng)調(diào)試的方法 285.3 系統(tǒng)仿真運(yùn)行分析 .29結(jié)論 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32基于西門子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)6緒論1.1 課題研究的意義隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 社 會(huì) 的 進(jìn) 步 ,商 業(yè) 機(jī) 械 逐 漸 的 變 的 越 來 越 自 動(dòng) 化 , 其 中 被 廣 泛 運(yùn) 用 的 是 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) ， 它 是 自 動(dòng) 化 商 業(yè) 機(jī) 械 被 廣 泛 用 于 公 共 場(chǎng) 所 的 代表 。 通 過 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 人 們 可 以 買 到 很 多 的 商 品 ， 像 飲 料 、 食 品 、 香 煙 、 報(bào) 紙 等 。自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 憑 借 和 消 費(fèi) 者 “一 對(duì) 一 ”的 無 店 鋪 自 動(dòng) 售 貨 銷 售 模 式 ， 成 為 在 現(xiàn) 有市 場(chǎng) 銷 售 模 式 下 消 費(fèi) 者 的 又 一 種 選 擇 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 讓 商 品 的 需 求 化 和 多 樣 化 得 以發(fā) 展 和 實(shí) 現(xiàn) 。 方 便 和 快 捷 使 越 來 越 多 的 人 喜 歡 上 了 這 種 購(gòu) 物 ， 這 既 是 現(xiàn) 代 化 城市 配 套 設(shè) 施 中 所 需 求 的 ， 也 方 便 了 人 們 的 生 活 。自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 憑 借 著 其 別 致 、 文 明 、 高 級(jí) 、 靈 敏 便 利 等 特 色 受 到 了 很 多 人 的 喜歡 。 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 可 以 依 據(jù) 消 費(fèi) 者 所 投 入 的 貨 幣 數(shù) 值 進(jìn) 行 判 斷 和 運(yùn) 算 ， 判 別 消 費(fèi) 者是 不 是 可 以 采 辦 某 種 商 品 ， 而 且 做 出 相 對(duì) 應(yīng) 的 反 映 。 因 而 ， 售 貨 機(jī) 除 了 可 以 辨 識(shí)售 貨 機(jī) 里 邊 一 切 的 商 品 外 ， 還 要 可 以 對(duì) 消 費(fèi) 者 所 投 入 的 貨 幣 進(jìn) 行 判 別 和 累 計(jì) ， 并 能 夠 根 據(jù) 消 費(fèi) 者 的 選 擇 提 供 所 要 購(gòu) 買 的 商 品 。 售 貨 機(jī) 能 夠 根 據(jù) 所 投 入 的 幣 值 ，通 過 消 費(fèi) 者 按 下 商 品 的 選 擇 按 鈕 , 帶 動(dòng) 電 機(jī) 工 作 ， 將 商 品 傳 送 到 出 貨 口 , 以 便顧 客 取 出 商 品 , 完 成 此 次 交 易 。 它 的 售 貨 功 能 是 通 過 識(shí) 幣 系 統(tǒng) 、 貨 物 和 貨 幣 的 傳送 系 統(tǒng) 來 實(shí) 現(xiàn) 的 。所 以 本 課 題 來 設(shè) 計(jì) 解 決 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 控 制 系 統(tǒng) ， 采 用 可 編 程 控 制 器 , 用 來在 其 內(nèi) 部 存 貯 實(shí) 行 邏 輯 運(yùn) 算 、 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 數(shù) 字 和 模 擬 的 輸 入 和 輸 出 , 來 控 制 整 個(gè) 系 統(tǒng) ， 并 實(shí) 現(xiàn) 完 整 的 售 貨 功 能 。1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)在 中 國(guó) ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 將 變 成 一 個(gè) 潛 力 無 窮 的 產(chǎn) 業(yè) ， 從 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì)來 看 ， 它 的 出 現(xiàn) 是 由 于 產(chǎn) 業(yè) 構(gòu) 造 的 轉(zhuǎn) 變 而 產(chǎn) 生 的 。 隨 著 生 產(chǎn) 和 消 費(fèi) 的 逐 漸 增 多 以及 消 費(fèi) 模 式 和 銷 售 環(huán) 境 的 逐 漸 變 化 ， 新 的 商 品 流 通 渠 道 需 要 出 現(xiàn) 以 來 適 應(yīng) 市 場(chǎng) 的要 求 ； 相 對(duì) 于 現(xiàn) 在 市 場(chǎng) 上 其 它 的 商 品 銷 售 模 式 人 工 費(fèi) 用 的 上 升 ， 受 場(chǎng) 地 的 限 制 和購(gòu) 物 的 不 方 便 等 ， 無 人 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 作 為 一 種 適 應(yīng) 市 場(chǎng) 的 機(jī) 器 便 應(yīng) 運(yùn) 而 生 了 。 它 的其 前 景 十 分 廣 闊 ， 相 信 在 不 久 得 將 來 它 會(huì) 在 商 品 的 銷 售 行 業(yè) 又 一 次 掀 起 革 命 。自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 出 售 的 商 品 可 以 先 根 據(jù) 其 擺 放 的 場(chǎng) 所 然 后 進(jìn) 行 選 擇 ， 這 里 面 包 括 飲 料 、零 食 、 以 及 特 色 商 品 等 。 通 過 這 種 智 能 的 售 貨 系 統(tǒng) ， 客 戶 和 管 理 人 員 可 以 準(zhǔn) 確 的得 到 商 品 的 存 貨 和 銷 售 等 信 息 。 此 外 ， 還 支 持 多 種 交 易 支 付 模 式 ， 同 時(shí) 方 便 實(shí) 現(xiàn)較 大 金 額 的 支 付 和 交 易 結(jié) 算 。新 型 的 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 不 僅 更 方 便 貨 品 的 銷 售 ， 而 且 還 是 廣 告 使 用 非 常 普 遍 的 一 種 媒介 。 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 在 國(guó) 外 的 發(fā) 展 相 對(duì) 來 說 比 較 成 熟 。 在 日 本 的 自 動(dòng) 售 貨 業(yè) 已 經(jīng) 有 超過 2000 種 機(jī) 型 、 可 以 售 賣 超 過 6000 種 商 品 ， 無 處 不 在 ， 而 且 24 小 時(shí) 供 應(yīng) ， 因此 非 常 受 人 們 的 歡 迎 。 在 美 國(guó) ， 運(yùn) 營(yíng) 商 就 超 過 10000 家 ， 并 且 具 有 與 大 飲 料 商 、大 食 品 商 的 合 作 經(jīng) 驗(yàn) 。自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 在 全 球 一 切 關(guān) 聯(lián) 的 范 疇 研 討 中 ， 研 討 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 主 要 包 含 以 下幾 個(gè) 方 面 ： 1 怎 么 完 成 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 出 售 動(dòng) 作 ； 2 怎 么 完 成 出 售 信 息 的 計(jì) 算 與資 金 結(jié) 算 的 辦 理 ； 3 怎 么 削 減 功 耗 。 根 據(jù) 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 資 料 ， 怎 么 完 成 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的出 售 動(dòng) 作 的 研 討 現(xiàn) 已 基 本 上 老 練 ， 如 今 最 多 的 研 討 主 要 是 在 怎 么 完 成 出 售 信 息 的統(tǒng) 計(jì) 與 資 金 結(jié) 算 的 辦 理 和 怎 么 削 減 功 耗 ?；谖鏖T子 S7-200PLC 自動(dòng)飲料售貨機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)7哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文82 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案2.1 自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 工 作 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(shí) 別 器 判 別 貨 幣 的 面 值 。 2、 識(shí) 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(dòng) 售 貨 機(jī) 的 面 板 鍵 ， 顯 示 出哪 個(gè) 貨 道 有 貨 ， 哪 個(gè) 貨 道 已 售 完 ， 并 等 待 顧 客 按 鍵 選 擇 商 品 。 4、 顧 客 選 擇 商 品后 ， 售 貨 機(jī) 自 動(dòng) 把 商 品 送 出 ， 等 待 顧 客 取 走 。 5、 如 果 余 額 足 夠 多 ， 顧 客 可 以 選擇 退 幣 或 繼 續(xù) 買 商 品 ； 如 果 余 額 不 足 ， 顧 客 可 以 選 擇 退 幣 或 繼 續(xù) 投 幣 購(gòu) 買 商 品 。退 幣 可 以 分 為 兩 種 情 況 ： 一 種 是 由 紙 幣 識(shí) 別 器 完 成 退 紙 幣 ， 另 一 種 是 由 硬 幣 的 通信 模 塊 完 成 退 硬 幣 。 6、 系 統(tǒng) 復(fù) 零 ， 完 成 售 貨 。2.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路本 設(shè) 計(jì) 的 目 的 是 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 便 利 、 方 便 的 具 有 自 動(dòng) 區(qū) 分 貨 品 的 功 用 ， 并 且 能對(duì) 所 投 的 錢 幣 幣 值 進(jìn) 行 累 計(jì) ， 根 據(jù) 幣 值 選 擇 商 品 的 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 。 而 且 商 品 交 易 完成 后 會(huì) 顯 示 余 額 并 可 以 隨 時(shí) 退 幣 ； 當(dāng) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 遭 受 到 外 界 因 素 破 壞 時(shí) 報(bào) 警 指 示燈 會(huì) 閃 爍 報(bào) 警 。2.3 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容2.3.1 主要內(nèi)容1 課 題 設(shè) 計(jì) 要 求1） 分 析 了 解 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 工 作 原 理2） 完 成 對(duì) 應(yīng) 的 硬 件 和 軟 件 設(shè) 計(jì)3） 完 成 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 PLC 控 制2 課 題 內(nèi) 容1） 根 據(jù) 題 意 設(shè) 計(jì) 顯 示 電 路 ， 并 按 圖 連 接2） 畫 PLC I/O 接 口 連 線 圖3） 編 制 梯 形 圖 及 指 令 語 句 表4） 完 成 系 統(tǒng) 調(diào) 試 ， 實(shí) 現(xiàn) 控 制 要 求該 設(shè) 計(jì) 主 要 包 括 硬 件 設(shè) 計(jì) 和 軟 件 設(shè) 計(jì) 。其 中 ， 硬 件 設(shè) 計(jì) 包 括 ： 1.控 制 要 求 分 析 ； 2.PLC 類 型 的 選 擇 ； 3.I/O 點(diǎn) 統(tǒng) 計(jì) ；4. 感 應(yīng) 器 的 選 擇 ； 5. 傳 送 機(jī) 構(gòu) 的 選 擇 設(shè) 計(jì) 。系 統(tǒng) 軟 件 的 設(shè) 計(jì) 包 括 ： 1. I/O 口 的 分 配 ； 2. 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 流 程 圖 設(shè) 計(jì) ；3. 梯 形 圖 程 序 設(shè) 計(jì) ； 4. 對(duì) 編 好 的 梯 形 圖 程 序 進(jìn) 行 調(diào) 試 和 仿 真 運(yùn) 行 。2.3.2 擬解決的關(guān)鍵性問題1） 設(shè) 計(jì) 基 于 PLC 的 控 制 系 統(tǒng) 方 案 ；2） 編 寫 PLC 程 序 ；3） 利 用 PLC 實(shí) 現(xiàn) 工 作 系 統(tǒng) 的 控 制 。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 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 ， 再哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文9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 說明 該 設(shè) 計(jì) 的 控 制 原 理 過 程 。本 次 設(shè) 計(jì) 的 重 要 部 分 是 第 三 部 分 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 ， 再 對(duì) 已 經(jīng) 編 好 的 梯 形 圖 程 序 進(jìn) 行 仿 真 調(diào) 試 ，這 樣 才 能 真 正 理 解 本 次 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 的 控 制 原 理 。2.4 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟（ 1） 深 入 了 解 和 分 析 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 。（ 2） 根 據(jù) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 確 定 所 需 要 的 輸 入 、 輸 出 設(shè) 備 ， 據(jù) 此確 定 PLC 的 I/O 點(diǎn) 數(shù) 。（ 3） 根 據(jù) I/O 點(diǎn) 數(shù) ， 選 擇 合 適 的 PLC 類 型 。（ 4） 分 配 PLC 的 I/O 點(diǎn) ， 畫 出 I/O 連 接 圖 。（ 5） 根 據(jù) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 ， 進(jìn) 行 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖程 序 的 設(shè) 計(jì) 。（ 6） 對(duì) 編 制 好 的 梯 形 圖 程 序 進(jìn) 行 調(diào) 試 ， 將 編 制 好 的 程 序 輸 入 調(diào) 試 軟 件 當(dāng) 中 ，查 找 錯(cuò) 誤 ， 使 設(shè) 計(jì) 的 梯 形 圖 程 序 更 加 的 完 善 。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文103 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 3.1 自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求分析由 于 對(duì) 本 次 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 沒 有 給 出 特 定 的 要 求 ， 所 以 在 設(shè) 計(jì) 的 時(shí)候 給 出 一 些 特 定 的 假 設(shè) 。假 設(shè) 本 設(shè) 計(jì) 中 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 過 程 如 下 所 述 ：1. 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 出 售 一 元 、 二 元 、 三 元 三 種 商 品 。2. A、 B 兩 種 商 品 價(jià) 格 分 別 為 1 元 、 2 元 、 3 元 。3. 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 可 識(shí) 別 5 角 、 1 元 硬 幣 。4. 當(dāng) 投 入 的 錢 幣 總 值 等 于 或 超 過 相 應(yīng) 的 商 品 價(jià) 值 時(shí) 、 對(duì) 應(yīng) 的 商 品 指 示 燈 亮 。5. 當(dāng) 顧 客 投 入 錢 幣 在 1 分 鐘 內(nèi) 不 按 任 何 按 鈕 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 將 會(huì) 自 動(dòng) 按 照 余額 退 還 給 顧 客 。6. 當(dāng) 對(duì) 應(yīng) 的 商 品 指 示 燈 亮 時(shí) ， 按 下 相 應(yīng) 的 按 鈕 ， 相 應(yīng) 的 商 品 將 會(huì) 排 出 。7. 當(dāng) 顧 客 選 購(gòu) 完 商 品 后 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 會(huì) 計(jì) 算 余 額 ， 按 下 退 錢 按 鈕 ， 自 動(dòng) 售貨 機(jī) 將 按 照 余 額 退 還 給 顧 客 。8. 當(dāng) 顧 客 買 完 一 件 商 品 后 8 秒 無 操 作 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 將 會(huì) 按 照 余 額 自 動(dòng) 退 還給 顧 客 。9. 如 果 顧 客 投 入 錢 幣 后 又 不 想 買 物 品 ， 按 下 退 錢 按 鈕 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 將 會(huì) 按照 余 額 自 動(dòng) 退 還 給 顧 客 。10.自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 在 遭 受 到 外 力 破 壞 時(shí) ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 報(bào) 警 指 示 燈 閃 爍 。3.2 PLC 型號(hào)的選擇3.2.1 PLC 的概念1969 世界第一臺(tái) PLC 在美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司誕生。1975-1976 年,德國(guó)、日本、美國(guó)等將微處理器作為控制器的中央處理單元應(yīng)用到 PLC 中，并且去掉磁心存儲(chǔ)器改用了集成電路的存儲(chǔ)器，結(jié)合了微型計(jì)算機(jī)的技術(shù)與電控制器技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了可編程控制器的規(guī)模集成化，使得處理器更能適用工業(yè)環(huán)境，更加的可靠，功能也更加強(qiáng)大，更加的靈活，成本卻大大下降，從而使得 PLC 進(jìn)入了實(shí)用階段。隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC 的性能也飛速增強(qiáng)，其應(yīng)用和研究現(xiàn)狀主要在以下方面體現(xiàn):1.控制規(guī)模的擴(kuò)大，控制大型機(jī)的規(guī)模越變?cè)酱?，開關(guān)量高的達(dá)到了幾萬。2.組成模塊的增多，現(xiàn)在 PLC 己經(jīng)新增了很多模塊，如 PDI 控制、溫度以及運(yùn)動(dòng)模塊等等。3.開放性和互操作性大大發(fā)展，在 PLC 的發(fā)展過程中，制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場(chǎng)，都各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，開放是發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，各廠商都意識(shí)到這一點(diǎn)，并形成了長(zhǎng)時(shí)期的妥協(xié)與競(jìng)爭(zhēng)，這一過程還將繼續(xù)。4.工作速度的提高可以對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。5.聯(lián)網(wǎng)的能力增強(qiáng)，由于通信、信息及控制技術(shù)的大力發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)也得到了的發(fā)展，己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制。正是由于這些性能、使得工業(yè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、控制信息化及智能化?，F(xiàn)在應(yīng)用在不斷前進(jìn),尤其在運(yùn)動(dòng)控制、模擬量控制及驅(qū)動(dòng)控制上廣泛使用，哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文11已經(jīng)成為現(xiàn)在系統(tǒng)工作自動(dòng)化中最有效的工具之一。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。可以預(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC 在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。PLC 的特點(diǎn)如下：1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3)體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC 的具體應(yīng)用如下：1)PLC 開關(guān)量的邏輯控制這是 PLC 開關(guān)量的邏輯控制是基本的控制方法。它可以實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制工藝，順序控制工藝以及其他自動(dòng)化生產(chǎn)線控制工藝等。PLC 的開關(guān)量邏輯控制基本取代了接觸器- 繼電器電路，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，如注塑機(jī)、訂書機(jī)械、機(jī)床、倉(cāng)庫(kù)生產(chǎn)線、灌裝流水線等。2)PLC 模擬量控制由于自然界存在許多連續(xù)變化的物理量，比如壓力、溫度、流量、液位等都是模擬量。要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能在程序中進(jìn)行計(jì)算和處理，將處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量。3)PLC 數(shù)據(jù)處理可編程控制器具有各種各樣的計(jì)算方法，便于完成實(shí)際數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳送和轉(zhuǎn)換等，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理，具有很明顯優(yōu)勢(shì)。4)PLC 過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，使用很頻繁的調(diào)節(jié)方法。可編程控制器具有專用的 PID 子程序。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文125)PLC 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。PLC 由三個(gè)基本部分組成：外部輸入采樣單元、內(nèi)部邏輯計(jì)算處理單元、處理結(jié)果輸出執(zhí)行單元。可編程控制器的 I/O 輸入單元包含主令按鈕、限位開關(guān)、檢測(cè)器等外部輸入主令接口，可編程控制器在對(duì)外部 I/O 輸入單元收集的各種邏輯信號(hào)和模擬量采樣數(shù)據(jù)，以及主令臺(tái)的各種命令等信息進(jìn)行儲(chǔ)存和處理?？删幊炭刂破鞲鶕?jù)所設(shè)計(jì)的程序?qū)@些輸入信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，并將結(jié)果通過輸出單元進(jìn)行輸出。通常下都是輸出給繼電器，繼電器通過動(dòng)作來控制外面的執(zhí)行單元?？删幊炭刂破骺筛鶕?jù)外部工程需要建立通訊控制，通過通訊可以將某執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和監(jiān)控，并計(jì)算和輸出。如圖 2-2 所示，可編程控制器的原理框圖。由圖可知，外部輸入變量都有開關(guān)量，模擬量，通訊接口傳送的變量數(shù)據(jù)，以及編程執(zhí)行器等。編程工具一般就是電腦設(shè)計(jì)的編程軟件，我門可以根據(jù)編程軟件對(duì)可編程控制器進(jìn)行硬件組態(tài)設(shè)計(jì)，輸入輸出點(diǎn)的分配設(shè)計(jì)，程序編寫設(shè)計(jì)，可以通過在線連接進(jìn)行監(jiān)控，通過監(jiān)控可以調(diào)試程序，并修改程序。當(dāng)可編程控制器啟動(dòng)運(yùn)行后，我們可以根據(jù)外部動(dòng)作情況來判斷程序的錯(cuò)誤和需要完善的地方。這也是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程師必須具備的技能?？删幊炭刂破骶幊誊浖际歉髯詮S家自主研發(fā)的，對(duì)這些軟件必須學(xué)習(xí)，了解指令含義和編程原則，技巧等。我們?cè)诰幊虝r(shí)，一般要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)可以保證編程的思路清晰，明朗。總體設(shè)計(jì)完后進(jìn)行分布設(shè)計(jì)，對(duì)各種功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行單獨(dú)編程，有必要的時(shí)候?qū)Τ绦蜻M(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，節(jié)省編程空間和時(shí)間。分布設(shè)計(jì)完畢后，就進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試階段，在調(diào)試時(shí)，首先必須對(duì)系統(tǒng)調(diào)試步驟進(jìn)行了解，對(duì)系統(tǒng)工藝進(jìn)行了解，以免調(diào)試時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)。1簡(jiǎn)易編程器簡(jiǎn)易編程器就是很簡(jiǎn)單的編程工具，在編程工具上我們可以看到功能輸入鍵，各種指令輸入鍵，各種指令地址數(shù)字輸入鍵，還有顯示屏顯示當(dāng)前編程的具體情況。在編程時(shí)首先簡(jiǎn)易編程器就可以直接接在可編程控制器的端口上，用專用的通訊電纜與可編程控制器進(jìn)行連接，通過設(shè)置可以對(duì)可編程控制器進(jìn)行程序設(shè)計(jì)調(diào)試工作。CPU開關(guān)量 I/O 接口RAM 、 ROM模擬量 I/O 接口EPROM/E2ROM通迅接口 編程器電源圖 3-1 可編程控制器原理框圖哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文13在編程時(shí)，首先對(duì)各種按鍵進(jìn)行熟悉，在編程過程中必須進(jìn)行記錄，以便后面的調(diào)試修改。在編程的時(shí)候必須對(duì)輸入輸出點(diǎn)的地址分配進(jìn)行詳細(xì)說明，以免編寫程序過程中，思路混亂。在編寫程序結(jié)束后，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的時(shí)候，必須判斷系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)是否準(zhǔn)確，如果不準(zhǔn)確，對(duì)相應(yīng)部分進(jìn)行修改。使其準(zhǔn)確。如果修改完畢，程序運(yùn)行正常，就可以將簡(jiǎn)易編程器拔下，保存。2圖形編程器常用的圖形編程器是液晶顯示圖形編程器(手持式的)，它有一個(gè)大型的點(diǎn)陣式液晶顯示屏。除具有簡(jiǎn)易型的功能外，還具有可以直接打入和編輯梯形圖程序，使用起來更方便，直觀。但它的價(jià)格較高，操作也較復(fù)雜。也有用 CRT 作顯示器的臺(tái)式圖形編程器，它實(shí)質(zhì)是一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，它的功能更強(qiáng)，使用更方便，但價(jià)格也十分昂貴。3用專用編程軟件在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上實(shí)現(xiàn)編程功能隨著 PC 的日益普及，最新發(fā)展趨勢(shì)是使用專用的編程軟件，在通用的 PC 上實(shí)現(xiàn)圖形編程器的功能。這一編程方法的最大特點(diǎn)是：充分利用 PC 機(jī)的軟、硬件資源(如：硬盤、打印及各種功能軟件)，大大降低了編程器的成本，同時(shí)也大大增強(qiáng)了編程器的功能，使用十分方便。一般的 PC 添置一套專用的“編程軟件”后就可進(jìn)行編制、修改 PLC 的梯形圖程序，存貯、打印程序文件(清單)，與 PLC 聯(lián)機(jī)調(diào)試及系統(tǒng)仿真等。并且用戶程序可在 PC、PLC 之間互傳。具有以上功能后，PLC 的程序(特別是大型程序)編程、調(diào)試就顯得十分方便和輕松。輸入輸出 數(shù)字輸入 624 數(shù)字輸出 416模擬輸入 1632 模擬輸出 828輸入輸出映像（可擴(kuò)展）128 輸入 128 輸出硬件擴(kuò)展 最多 7 臺(tái)擴(kuò)展模塊中斷輸入 4脈沖數(shù)出 2（20k100k）CPU 特性 8 個(gè) PID 控制器 最多 2 個(gè)串行端口實(shí)時(shí)時(shí)鐘 運(yùn)行中編輯浮點(diǎn)運(yùn)算 狀態(tài) LED 指示CPU 處理時(shí)間 位處理：0.22us程序存儲(chǔ)器 425k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 210k定時(shí)器 256溫度模塊 16 位分辨率網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展 串行通訊 AS-interfaceMPI Profibus-DP 從站Modbus 主站/從站通訊速率 PPI/MPI：187.5kbps自由口：115.2kbps編程軟件 Step7-MicroWIN安裝方式 IEC 導(dǎo)軌工作電壓 DC24V/AC220V哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文14根據(jù)本系統(tǒng)控制要求，選用 S7-200CPU226CN 可編程控制器。24 個(gè) DC 輸入點(diǎn)，16 個(gè) DC 晶體管輸出點(diǎn)。訂貨號(hào)：6ES7 216-2AD23-0XB0。使用 Step7 Micro/WIN V4.0軟件進(jìn)行編程。圖 4.3 西門子 S7-200 型 PLCS7-200 可 編 程 控 制 器 是 小 型 化 的 PLC， 對(duì) 于 社 會(huì) 各 種 行 業(yè) ， 各 種 場(chǎng) 合 的 邏輯 控 制 ， 自 動(dòng) 檢 測(cè) 和 運(yùn) 算 功 能 都 適 用 。 S7-200 可 編 程 控 制 器 具 有 強(qiáng) 大 的 運(yùn) 算 功能 和 通 訊 功 能 ， 能 使 用 在 比 較 復(fù) 雜 的 自 動(dòng) 化 控 制 場(chǎng) 合 。 S7-200 可 編 程 控 制 器 提供 了 4 個(gè) 不 同 的 型 號(hào) ， 8 中 CPU 類 型 可 以 選 擇 使 用 。 本 次 設(shè) 計(jì) 選 擇 的 是 采 用CPU226 類 型 可 編 程 控 制 器 。 CPU226 類 型 的 可 編 程 控 制 器 可 以 集 成 24 輸 入 和16 輸 出 共 計(jì) 40 個(gè) I/O 點(diǎn) 。 可 以 擴(kuò) 展 7 個(gè) 模 塊 ， 最 大 擴(kuò) 展 至 248 路 數(shù) 字 量 I/O或 者 35 路 模 擬 量 I/O 點(diǎn) 。 26K 字 節(jié) 程 序 和 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 空 間 ， 6 個(gè) 獨(dú) 立 的 30KHz高 速 計(jì) 數(shù) 器 ， 具 有 PID 控 制 器 ， 具 有 2 路 獨(dú) 立 的 20KHz 高 速 計(jì) 數(shù) 器 輸 出 。RS485 通 訊 編 程 口 共 有 兩 個(gè) ， 具 有 PPI 和 MPI 通 訊 協(xié) 議 ， I/O 端 子 很 容 易 地 整體 拆 卸 。 用 于 較 高 要 求 的 控 制 系 統(tǒng) 。 共 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 的 更 強(qiáng) 的 內(nèi) 部 集 成 特 殊 功 能 ， 可 完 全 適 應(yīng) 于 一 些 復(fù)雜 的 中 小 型 控 制 系 統(tǒng) 。3.2.2 PLC 的工作原理PLC 與 計(jì) 算 機(jī) 的 工 作 原 理 基 本 上 是 相 同 的 ， 你 可 以 簡(jiǎn) 單 地 表 示 為 在 系 統(tǒng) 程 序的 管 理 下 ， 通 過 運(yùn) 行 應(yīng) 用 程 序 來 完 成 用 戶 任 務(wù) 。 PLC 通 電 后 ， 首 先 對(duì) 硬 件 和 軟件 進(jìn) 行 一 些 初 始 化 操 作 ， 初 始 化 反 復(fù) 不 停 地 分 階 段 處 理 各 種 任 務(wù) （ 見 圖 3-1） 。但 是 PLC 也 有 其 本 身 的 特 點(diǎn) ， PLC 在 確 定 了 工 作 任 務(wù) 后 ， 專 用 程 序 被 加 載 裝 入到 一 個(gè) 特 殊 的 機(jī) 器 ， 它 采 用 循 環(huán) 掃 描 模 式 ， 系 統(tǒng) 的 任 務(wù) 管 理 和 應(yīng) 用 的 程 序 執(zhí) 行 都是 通 過 循 環(huán) 掃 描 模 式 完 成 的 。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文15圖 3-1 掃 描 過 程3.2.3 PLC 的循環(huán)掃描對(duì) 于 每 一 個(gè) 程 序 中 ， CPU 從 所 述 第 一 條 指 令 開 始 執(zhí) 行 ， 按 指 令 步 序 號(hào) 做 周期 的 程 序 循 環(huán) 掃 描 ， 如 果 沒 有 一 個(gè) 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 到 它 終 止 執(zhí) 行 用 戶 程 序 然 后 返 回 到 第 一 條 指 令 ， 如 此 周 而 復(fù) 始 ， 每個(gè) 周 期 被 稱 為 一 個(gè) 掃 描 周 期 。3.2.4 PLC 的硬件組成PLC 的 硬 件 主 要 是 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 和 其 它 部 件 組 成 。 其 中 ， CPU 是 PLC 的 核 心 部 件 ；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 ； 通 信 接 口 用 于 連接 編 程 器 、 主 計(jì) 算 機(jī) 等 外 部 設(shè) 備 的 接 口 。 通過本設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的控制要求分析可以知道，本設(shè)計(jì)的主要有 2 個(gè)錢幣輸入，分別是 5 角硬幣、1 元硬幣投入，4 個(gè)按鈕開關(guān)，分別是 1 元飲料商品選擇按鈕、2 元飲料商品選擇按鈕、3 元飲料商品選擇按鈕和退幣按鈕，以及 1 個(gè)能夠感應(yīng)到自動(dòng)售貨機(jī)遭到破壞的感應(yīng)器，6 個(gè)指示燈,分別為 1 元飲料正常指示燈、1元飲料缺貨指示燈、2 元飲料正常指示燈、2 元飲料缺貨指示燈、3 元飲料正常指示燈、3 元飲料缺貨指示燈，4 個(gè)輸出分別是 1 元飲料輸出、2 元飲料輸出和 3 元飲料輸出和余額輸出等。本設(shè)計(jì)采用的是電磁閥來控制商品和錢幣的輸出，商品的指示燈采用的電是經(jīng)過開關(guān)電源調(diào)制成的 DC24V 電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為 8 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 6 點(diǎn)。根據(jù)上面的分析，至少選用 24 點(diǎn)（14I/10 ）的 PLC，現(xiàn)選用西門子公司的 S7-2OO CPU 226 型號(hào)為 6ES7 214-1AD23-0XB 的 PLC， 這種型號(hào)的 PLC 不僅能夠滿足設(shè)計(jì)的功能需要，還能夠減少經(jīng)濟(jì)上支出，完全符合設(shè)計(jì)需求。讀 取 輸 入執(zhí) 行 用 戶 程 序處 理 通 信 請(qǐng) 求自 診 斷 檢 查改 寫 輸 出執(zhí) 行 用 戶 程 序處 理 通 信 請(qǐng) 求自 診 斷 檢 查改 寫 輸 出RUN 模式 STOP 模式哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文164 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法PLC 軟 件 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 方 法 主 要 有 圖 解 法 編 程 、 經(jīng) 驗(yàn) 法 編 程 、 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)編 程 。圖 解 法 編 程 主 要 是 通 過 畫 梯 形 圖 來 對(duì) PLC 程 序 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。經(jīng) 驗(yàn) 法 編 程 主 要 是 運(yùn) 用 自 己 和 別 人 的 設(shè) 計(jì) 經(jīng) 驗(yàn) 來 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 設(shè) 計(jì) 前 先 選 擇 和自 己 設(shè) 計(jì) 要 求 相 視 的 程 序 ， 然 后 結(jié) 合 自 己 的 設(shè) 計(jì) 要 求 情 況 ， 對(duì) 梯 形 圖 程 序 進(jìn) 行 適當(dāng) 的 修 改 ， 使 它 符 合 自 己 的 設(shè) 計(jì) 要 求 。計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 編 程 主 要 是 在 計(jì) 算 機(jī) 上 通 過 PLC 編 程 軟 件 進(jìn) 行 程 序 設(shè) 計(jì) 和編 程 、 在 線 仿 真 調(diào) 試 等 。在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 ， 采 用 的 是 梯 形 圖 法 編 程 。4.2 I/O 口的分配輸入/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1 I0.0 SB1 找零按鈕2 I0.1 SB2 飲料一元按鈕3 I0.2 SB3 飲料二元按鈕4 I0.3 SB4 飲料三元按鈕5 I0.4 SB5 投五角硬幣6 I0.5 SB6 投一元硬幣7 I0.6 SB7 找零五角8 I0.7 SB8 找零一元9 I1.0 SQ1 飲料一元行程開關(guān)10 I1.1 SQ2 飲料二元行程開關(guān)11 I1.2 SQ3 飲料三元行程開關(guān)12 Q0.0 HL1 飲料一元紅燈 (物品售完)13 Q0.1 HL2 飲料二元紅燈 (物品售完)14 Q0.2 HL3 飲料三元紅燈（物品售完）15 Q0.3 DT1 找零16 Q0.4 DT2 出飲料一元17 Q0.5 DT3 出飲料二元18 Q0.6 DT4 出飲料三元19 Q0.7 HL4 飲料一元綠燈（可以購(gòu)買）20 Q1.0 HL5 飲料二元綠燈（可以購(gòu)買）21 Q1.1 HL6 飲料三元綠燈（可以購(gòu)買）哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文174. 3 自動(dòng)售貨機(jī)控制流程圖設(shè)計(jì)圖 4-1 自動(dòng)販賣售貨機(jī)流程圖設(shè)計(jì)4.4 自動(dòng)售貨機(jī)控制梯形圖程序的設(shè)計(jì)根 據(jù) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 流 程 我 們 可 以 將 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 任 務(wù) 分 成 幾 個(gè)主 要 部 分 來 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 主 要 包 括 ： 計(jì) 幣 部 分 的 設(shè) 計(jì) ， 比 較 部 分 的 設(shè) 計(jì) ， 選 擇 部 分的 設(shè) 計(jì) ， 余 額 計(jì) 算 部 分 的 設(shè) 計(jì) 。4.4.1 計(jì)幣部分設(shè)計(jì)當(dāng) 消 費(fèi) 者 投 入 錢 幣 時(shí) ， 錢 幣 經(jīng) 過 紅 外 感 應(yīng) 器 的 感 應(yīng) ， 然 后 由 紅 外 感 應(yīng) 器 驅(qū) 動(dòng)錢 幣 識(shí) 別 器 對(duì) 錢 幣 進(jìn) 行 識(shí) 別 ， 如 果 是 假 幣 ， 錢 幣 會(huì) 自 動(dòng) 退 出 來 ， 如 果 是 真 幣 ， 系統(tǒng) 則 會(huì) 進(jìn) 入 下 一 個(gè) 環(huán) 節(jié) ， 系 統(tǒng) 會(huì) 將 錢 幣 自 動(dòng) 傳 送 到 錢 幣 貯 存 腔 ， 然 后 在 PLC 內(nèi)自 行 運(yùn) 算 。在 梯 形 圖 中 ， 整 數(shù) 、 雙 整 數(shù) 與 實(shí) 數(shù) 的 加 法 、 減 法 、 乘 法 、 除 法 指 令 運(yùn) 算 分 別如 下 ： IN1+IN2=OUT， IN1IN2=OUT， IN1*IN2=OUT， IN1/IN2=OUT。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文18表 4-2 加 減 乘 除 指 令 表梯 形 圖 指 令 格 式 指 令 名 稱 梯 形 圖 指 令 格 式 指 令 名 稱ADD_I +I IN1， OUT 整 數(shù) 加 法 SUB_I -I IN2， OUT整 數(shù) 減 法ADD_DI +D IN1， OUT雙 整 數(shù) 加 法 SUB_DI -D IN2， OUT 雙 整 數(shù) 減 法ADD_R +R IN1， OUT實(shí) 數(shù) 加 法 SUB_R -R IN2， OUT實(shí) 數(shù) 減 法MUL_I *R IN1， OUT整 數(shù) 乘 法 DIV_I /I IN1， OUT 整 數(shù) 除 法MUL MUL IN1， OUT完 全 整 數(shù) 乘法DIV DIV IN2， OUT完 全 整 數(shù) 除法MUL_DI *D IN1， OUT雙 整 數(shù) 乘 法 DIV_DI /D IN2， OUT 雙 整 數(shù) 除 法MUL_R *R IN1， OUT實(shí) 數(shù) 乘 法 DIV_R /R IN2， OUT 實(shí) 數(shù) 除 法根 據(jù) 表 編 制 計(jì) 幣 部 分 程 序 如 下 圖 所 示 ：圖 4-2 硬 幣 投 入 計(jì) 幣 梯 形 圖4.4.2 比較部分設(shè)計(jì)在 整 個(gè) 售 貨 過 程 中 ， 價(jià) 格 的 比 較 要 貫 穿 整 個(gè) 過 程 的 始 終 ， 只 要 當(dāng) 余 額 大 于 等于 某 種 商 品 價(jià) 格 時(shí) ， 就 需 要 輸 出 一 個(gè) 信 號(hào) ， 提 示 哪 些 商 品 可 以 購(gòu) 買 。 這 里 通 過 指示 燈 來 代 表 此 信 號(hào) 。 所 以 在 編 寫 梯 形 圖 時(shí) 我 們 要 用 到 一 些 比 較 指 令 ，是 數(shù) 據(jù) 比 較 符 號(hào) ， 用 它 來 比 較 余 額 和 商 品 的 價(jià) 格 ， 是 大 于 等 于 價(jià) 格 的 標(biāo)志 。 一 般 當(dāng) 余 額 大 于 等 于 某 種 商 品 價(jià) 格 而 且 時(shí) ， 程 序 使 相 應(yīng) 的 指 示 燈 亮 表 示 可 以購(gòu) 買 該 種 商 品 ， 但 是 這 應(yīng) 該 是 在 當(dāng) 顧 客 買 完 一 件 商 品 后 20 秒 內(nèi) 操 作 ， 否 者 系 統(tǒng)會(huì) 自 動(dòng) 退 幣 。 如 果 是 顧 客 投 入 錢 幣 在 1 分 鐘 內(nèi) 不 按 任 何 按 鈕 或 按 退 幣 按 鈕 ， 自動(dòng) 售 貨 機(jī) 也 將 會(huì) 自 動(dòng) 按 照 余 額 退 還 給 顧 客 。 當(dāng) 有 達(dá) 到 了 這 些 條 件 的 話 ， 指 示 燈 就哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文19會(huì) 滅 了 ， 所 以 用 幾 個(gè) 常 閉 的 定 時(shí) 器 T37,T38,T39 和 一 個(gè) 常 閉 的 退 幣 按 鈕 I0.7 來和 比 較 符 號(hào) 進(jìn) 行 串 聯(lián) ， 如 圖 4-3 所 示 。圖 4-3 比 較 部 分 梯 形 圖4.4.3 選擇部分設(shè)計(jì)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) 也 將 扣 除 已 消 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 。 對(duì) 應(yīng) 的 梯 形 圖 程 序 如 梯 形 圖 4-4 所 示 。 圖 4-4 選 擇 部 分 梯 形 圖4.4.4 余額計(jì)算部分設(shè)計(jì)當(dāng) 顧 客 選 擇 了 一 種 商 品 后 ， 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 系 統(tǒng) 會(huì) 自 動(dòng) 的 減 去 相 應(yīng) 的 商 品 價(jià) 值 ，顯 示 出 所 剩 的 余 額 。 根 據(jù) 加 減 乘 除 指 令 表 余 額 計(jì) 算 部 分 編 寫 梯 形 圖 如 下 ：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文20圖 4-5 余 額 計(jì) 算 部 分 梯 形 圖自 動(dòng) 飲 料 販 賣 機(jī) 的 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 如 下 ：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文21哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文22哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文24哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文25哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文26哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文27哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文285 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1 系統(tǒng)的仿真調(diào)試PLC 梯 形 圖 程 序 設(shè) 計(jì) 好 后 , 要 用 實(shí) 際 的 PLC 硬 件 來 調(diào) 試 , 但 是 程 序 設(shè) 計(jì) 好后 ， 沒 有 實(shí) 際 的 PLC 硬 件 ， 而 且 在 實(shí) 際 的 系 統(tǒng) 中 進(jìn) 行 一 些 調(diào) 試 有 時(shí) 候 會(huì) 有 一 定的 風(fēng) 險(xiǎn) 。 所 以 常 常 對(duì) 程 序 進(jìn) 行 仿 真 調(diào) 試 來 對(duì) 程 序 進(jìn) 行 修 改 和 調(diào) 試 。5.2 系統(tǒng)調(diào)試的方法在進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)的仿真前，首先要配置 CPU 的型號(hào)，通過對(duì)自動(dòng)售貨機(jī) I/O口的計(jì)算，我們選用 CPU226，如圖 5-1 所示。圖 4-1 自動(dòng)售貨機(jī)仿真軟件操作屏設(shè)置圖 4-2 操作屏編譯畫面哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文295.3 系統(tǒng)仿真運(yùn)行分析把導(dǎo)出的 ASCLL 文件導(dǎo)入仿真軟件后，點(diǎn)擊工具欄上的 PLC 按鍵，選擇運(yùn)行。假設(shè)投入 5 角錢硬幣、1 塊錢硬幣。所以要將輸入 I0.0， I0.1，I0.2 ，I0.3 都點(diǎn)亮，可以看到如圖 5-3 所示輸出 Q0.1，Q0.2 1 元飲料指示燈、2 元飲料指示燈都亮，達(dá)到了所要的效果。圖 5.3 自動(dòng)售貨機(jī)仿真畫面在這種情況顧客有三種選擇，可以選擇 1 元飲料，2 元飲料，3 元飲料。也可以選擇什么商品都不選直接按退幣鍵 I0.7，當(dāng)選擇 1 元飲料時(shí)，把輸入 I0.4 燈點(diǎn)亮，可以看到如圖 5-3 所示輸出 Q0.3 1 元飲料輸出，而且經(jīng)過計(jì)算之后余額還能再購(gòu)買其它商品，1 元飲料商品指示燈亮，達(dá)到了所要的通過仿 真 軟 件 對(duì) 仿 真 運(yùn) 行 ， 我 查 找 出 來 了 些 程 序 的 錯(cuò) 誤 并 通 過 多 次 的 仿 真 運(yùn)行 分 析 ， 終 于 把 程 序 完 善 了 ， 但 是 我 認(rèn) 為 在 一 些 方 面 還 可 以 再 進(jìn) 行 深 一 步 研 究 和完 善 ， 只 是 由 于 本 人 能 力 有 限 ， 不 能 再 進(jìn) 行 深 一 步 完 善 。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文30結(jié)論本 論 文 根 據(jù) 目 前 國(guó) 內(nèi) 自 動(dòng) 化 商 業(yè) 機(jī) 械 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ， 針 對(duì) 其 中 一 種 自 動(dòng) 化 商 業(yè)機(jī) 械 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 進(jìn) 行 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 分 析 和 設(shè) 計(jì) 。主 要 內(nèi) 容 如 下 ：1. 深 入 了 解 和 分 析 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 。2. 根 據(jù) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 和 工 作 原 理 確 定 所 需 要 的 輸 入 、 輸 出 設(shè)備 ， 據(jù) 此 確 定 PLC 的 I/O 點(diǎn) 數(shù) 。3. 對(duì) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 硬 件 設(shè) 計(jì) ， 根 據(jù) I/O 點(diǎn) 數(shù) ， 選 擇 合 適 的 PLC 類 型 ， 選 擇 感應(yīng) 器 件 的 類 型 ， 錢 幣 的 貯 存 和 退 幣 機(jī) 構(gòu) ， 商 品 的 送 出 機(jī) 構(gòu) 。4. 對(duì) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 軟 件 設(shè) 計(jì) ， 首 先 分 配 PLC 的 I/O 點(diǎn) ， 設(shè) 計(jì) I/O 連 接 圖 。 然 后根 據(jù) 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 流 程 先 將 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 任 務(wù) 分 成 幾 個(gè) 主要 部 分 來 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 主 要 包 括 ： 計(jì) 幣 部 分 設(shè) 計(jì) ， 比 較 部 分 設(shè) 計(jì) ， 選 擇 部分 設(shè) 計(jì) ， 余 額 計(jì) 算 部 分 設(shè) 計(jì) ， 然 后 進(jìn) 行 整 理 將 完 整 的 自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 控 制 系統(tǒng) 的 梯 形 圖 程 序 設(shè) 計(jì) 出 來 。5. 對(duì) 編 制 好 的 梯 形 圖 程 序 進(jìn) 行 調(diào) 試 ， 查 找 錯(cuò) 誤 ， 使 設(shè) 計(jì) 的 梯 形 圖 程 序 更 加的 完 善 。 但 是 由 于 缺 乏 實(shí) 際 調(diào) 試 設(shè) 備 ， 我 采 用 了 仿 真 軟 件 對(duì) 設(shè) 計(jì) 出 來 的梯 形 圖 進(jìn) 行 仿 真 運(yùn) 行 ， 查 找 出 來 了 些 錯(cuò) 誤 并 進(jìn) 行 完 善 ， 但 我 認(rèn) 為 在 一 些方 面 還