plc自動(dòng)售貨監(jiān)控系統(tǒng).doc

術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 PLC自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 系別 機(jī) 電 工 程 系 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí) 機(jī)電班 姓名 學(xué)號(hào) 07550 指導(dǎo)教師 日期 2011年08月 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：PLC自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：1、此售貨機(jī)可投入1元、2元、或5元硬幣。2、當(dāng)投入的硬幣總值超過12元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮；又當(dāng)投入的硬幣總值超過15元時(shí)，汽水及咖啡按鈕指示燈都亮。3、當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出7秒后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃動(dòng)。4、當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出7秒后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，咖啡指示燈閃動(dòng)。5、若投入硬幣總值超過按鈕所需的錢數(shù)（汽水12元，咖啡15元）時(shí)，找錢指示燈亮，表示找錢動(dòng)作，并退出多余的錢。6、假設(shè)汽水排出、咖啡排出、找錢動(dòng)作均由電機(jī)進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：2011.7.05.7.15 查閱資料,確定題目；2011.7.16.7.26 進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2011.7.27.7.31 設(shè)計(jì)控制程序；2011.8.01.8.10 上機(jī)調(diào)試；2011.8.11.8.21 完成設(shè)計(jì)說明書2011.8.22.8.31 撰寫論文,準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師（簽名）： 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，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個(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: PLC；順序功能圖；梯形圖；I/O點(diǎn)的分配目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書1摘 要2目錄3第1章 緒論41.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義41.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容41.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路5第2章 PLC的概述62.1 PLC的定義62.2 PLC的簡(jiǎn)介62.3 PLC的工作原理62.4 PLC的循環(huán)掃描工作72.5 PLC的硬件組成82.6 PLC的編程語(yǔ)言92.7 PLC的特點(diǎn)9第3章 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)113.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件113.1.1 定時(shí)器113.1.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令113.2自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能123.3 自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配133.4 順序功能圖（SFC）153.4.1 什么是順序功能圖（SFC）153.4.2 所選擇的順序功能圖（SFC）153.5 梯形圖（LAD）163.5.1 什么是梯形圖（LAD）163.5.2 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖（LAD）173.6 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說明283.7 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖293.8 自動(dòng)售貨機(jī)仿真29致 謝31參考文獻(xiàn)32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的罐裝飲料是通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂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年開始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、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)。2.2 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、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)，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(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)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(dòng)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(hào)整數(shù)（INT），允許的最大值為32767。定時(shí)器指令表見表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)的基本功能圖3.1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖自動(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。在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(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?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過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1I0.0SB1找零按鈕2I0.1SB2食品五角按鈕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食品五角行程開關(guān)13I3.2SB13食品一元行程開關(guān)14I3.3SB14飲料一元行程開關(guān)15I3.4SB15飲料二元行程開關(guān)16I3.5SB16日用二元行程開關(guān)17I3.6SB17日用三元行程開關(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3.4.1 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3.4.1所示?？梢杂庙樞蚬δ軋D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3.4.2所示： 圖3.4.2 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3.5.1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3.5.1 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)通過接點(diǎn)自右向左流。3.5.2 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3.6 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3.6所示。3.7 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖本次知道售貨機(jī)的外部接線圖如圖3.7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關(guān)斷開，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3.7 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3.8所示。圖3.8 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，開啟仿真軟件就可以仿真。致 謝短暫的畢業(yè)設(shè)計(jì)是緊張而有效的，在掌握了三年所業(yè)學(xué)的專知識(shí)后，自己能夠綜合的運(yùn)用并能完成自己擬訂的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這也是對(duì)自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)的考察和溫習(xí)，這是第一次全面的從完成由構(gòu)思到設(shè)計(jì)完成，我從中學(xué)到了很多。綜合運(yùn)用了課本知識(shí)，再加上實(shí)際生產(chǎn)所用到的一些設(shè)計(jì)工藝，認(rèn)真的對(duì)自