基于西門子S7200系列PLC的自動售貨機設計

1、摘 要本論文設計的是基于西門子S7-200 系列PLC構成的自動售貨機監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動售貨機的來源與發(fā)展，以及它在國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，介紹了PLC的基本組成、特點以及工作原理，文中采用的是梯形圖編譯譯軟件STEP7來進行編寫。介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序塊，分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。與市面上單片機控制的自動售貨機相比，利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。關鍵字：PLC，梯形圖，售貨機ABSTRACTThis thesis is based on Sie

2、mens PLC S7-200 series monitoring system consisting of vending machines, This paper describes the origin and development of the vending machines, and its development status at home and abroad, .Introducing the plcs characteristics and working principle .Ladder is used in the text translation softwar

3、e compiled for the preparation of STEP7.Introduceing the basic principles of vending machines and work processes, carrying on the process of a transaction, the transaction process is divided into several blocks ,and then program the block respectively. Introducing the programmable logic controllers

4、role in the vending machines. PLC-controlled vending machine improves the system stability and ensure the long-term stable operation of vending machines.Key Words: plc , ladder ,vending machine目錄第1章引言11.1 自動售貨機的理論背景與實際意義11.2 自動售貨機設計的主要內容11.3 自動售貨機設計的基本思路2第2章PLC的概述32.1 PLC簡介32.2 PLC的編程語言82.3 PLC的工作原理

5、10第3章自動售貨機的設計113.1 自動售貨機的基本功能113.2 自動售貨機設計軟元件123.2.1 定時器123.2.2 數(shù)學運算指令123.3 自動售貨機I/O地址的分配133.4 梯形圖（LAD）153.4.1 什么是梯形圖（LAD）153.4.2 自動售貨機設計的梯形圖（LAD）153.5 自動售貨機的相關說明233.6 自動售貨機仿真24結 論27參考文獻28致 謝29外文資料原文30譯文32第1章 引言1.1 自動售貨機的理論背景與實際意義自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀70年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。在日本，70的罐裝飲料是通過自動

6、售貨出售，自動售貨機1999年開始進人中國市場如今，在機場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動售機；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺飲料自動售貨機，從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；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，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。自動售貨機的售貨領域非常廣泛，是發(fā)達國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機逐漸被越來越多

7、的消費者所接受。但由于售貨機分布零散、范圍廣闊的特點，自動售貨機在為消費者帶來方便的同時，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護等方面帶來很大的不便。目前售貨機運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、售貨機機械故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費時費力，又無法及時準確獲取自動售貨機狀態(tài)報告，給經(jīng)營者增加了管理成本和難度，也有可能給消費者的正常消費造成不便。 本系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)可以使自動售貨機的經(jīng)營者可以根據(jù)網(wǎng)絡統(tǒng)計的銷售狀況進行商品銷售狀況分析，預測商品的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報率。同時售貨機的一些故障信息和警報信息可以實時的傳送到

8、相應運營人員，從而可以在第一時間內發(fā)現(xiàn)并解決問題。1.2 自動售貨機設計的主要內容本次設計的題目是自動售貨機，主要是應用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設計內容和控制要求畫出梯形圖。本次設計的重要部分是第三章的設計部分，即自動售貨機梯形圖的設計。1.3 自動售貨機設計的基本思路此自動售貨機可以投入五角、一元的硬幣；如果顧客投入硬幣在限定的時間內（2分鐘）不按任何按鍵，自動售貨機將退還所投硬幣；當投入硬幣的總值等于或才超過物品價值時，對應的物品指示燈亮綠燈；當物品對應的指示燈亮綠燈時，按下按下相應

9、的按鍵，相應的物品排出，同時指示燈綠燈閃爍；如果顧客投入硬幣總值超過所選物品的價值時，自動售貨機會自動將余款退還顧客；.當顧客成功購買完一件物品后20秒無操作，自動售貨機會自動將余款退還顧客；.如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動售貨機會自動將余款退還顧客；.找零時顧客可選擇退一元的還是五角的；.當物品不足時，對應的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應的按鍵無反應（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。第2章 PLC的概述2.1 PLC簡介可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、

10、定時、計數(shù)和算術操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。PLC是以CPU為核心，綜合了計算機技術和通信技術發(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、機器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日本的幾個廠家為三菱、富士。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設備公司等。還有德國的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達等公

11、司也是很有名氣。日本三菱電機公司（MITSUBISHI）于1971年開始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個系列幾十種產(chǎn)品，在我國（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領域具有一定的市場占有率。一、 PLC的特點1、可靠性高、抗干擾能力強是 PLC 最重要的特點之一：1）硬件方面：在輸入/輸出(I/O)通道采用光電隔離，有效抑制外部干擾源對 PLC 的影響；在設計中采用濾波器等電路增強 PLC 對電噪聲、電源波動、振動、電磁波等的干擾，確保 PLC 在高溫、高濕以及空氣中存有各種強腐蝕物質粒子的惡劣工業(yè)環(huán)境下能穩(wěn)定地工作；對中央處理器(Central Processing Uni

12、t，CPU)等重要部件采用具有良好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少電磁干擾。 2）在軟件方面：PLC 的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運算處理器的延遲，保證在程序出錯和程序調試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當 CPU、電池、輸入/輸出接口、通信等出現(xiàn)異常時，PLC 的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應的措施，以防止故障擴大；停電時，后備電池會正常工作。2、通用性強，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程

13、序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。3、 體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣

14、技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。4、 減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件

15、，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現(xiàn)場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。5、 體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種。二、PLC

16、的分類1. 從I/O點數(shù)容量分：（1） 小型機 小型PLC的輸入輸出總點數(shù)一般在256點以下，其功能以開關量控制為主，用戶程序存儲器容量在4k字節(jié)以下。（2） 中型機 中型機PLC的輸入輸出總點數(shù)一般在2562048點之間，用戶程序存儲容量達到28k字節(jié)。（3） 大型機 大型 PLC的輸入輸出總點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲容816字節(jié)，它具有計算，控制和調節(jié)的功能，還具有強大的網(wǎng)絡結構和通訊聯(lián)網(wǎng)能力2. 從結構形式分類（1） 整體式結構整體式又稱箱式體，整體式結構式將PLC各主要組成部分集裝在一個機殼內，即cpu板、輸入板、輸出板、電源板等很緊湊地安裝在一個標準機殼內，構成一個整體，組成

17、PLC的一個基本單元（主機）或擴展單元。（2） 模塊式結構模塊式結構PLC采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，其特點是CPU、輸入、輸出、電源等都是獨立的模塊。（3） 疊裝式結構疊裝式吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點，其基本單元、擴展單元等高等寬，但是長度不同。三、 PLC的應用范圍目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：1. 開關量邏輯控制利用PLC最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機

18、控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。2. 運動控制大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。3. 過程控制大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。4. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)

19、代的PLC都具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機數(shù)值控制（CNC）設備，進行處理。5. 通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。四、 PLC的發(fā)展趨勢1) 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC

20、的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。2) 向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。小型PLC由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數(shù)為816點，以適應單機及小型自動控

21、制的需要，如三菱公司系列PLC。3) PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。加強PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術進步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構成更大

22、的網(wǎng)絡系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。4) 增強外部故障的檢測與處理能力根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。5) 編程語言多樣化在PLC系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要

23、求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。五、 PLC的基本組成PLC主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出單元、電源和編程器等幾部分組成。2.2 PLC的編程語言不同的商家的PLC有不同的編程語言，但就某個商家而言，PLC的編程語言也就那么幾種。下面，以西門子PLC的編程語言為例，說明一下各種編程語言的異同。1、 順序功能圖這是位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編程順序控制的程序（如：機械手控制程序）。編寫時，工藝過程被劃分為若干個順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動作

24、，從一步到另一步的轉換由轉換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制造過程，西門子STEP7中的該編程語言是S7Graph。2、 梯形圖這是使用使用最多的PLC編程語言。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令構成。觸點代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯運算結果，常用來控制的指示燈，開關和內部的標志位等。指令框用來表示定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算等附加指令。在程序中，最左邊是主信號流，信號流總是從左向右流動的。不適合于編寫大型控制。3、 語句表是一種類似于微機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段

25、。語言表適合于經(jīng)驗豐富的程序員使用，可以實現(xiàn)某些梯形圖不能實現(xiàn)4、 功能塊圖功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，一些復雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎的編程人員使用。功能塊圖用類似于與門、或門的框圖來表示邏輯運算關系，方框的左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框用“導線”連在一起，信號自左向右。5、 結構化文本結構化文本（ST）是為IEC11313標準創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。STEP7的S7SCL結構化控制語言，編程結構和C語言和Pascal語言相似，特

26、別適合于習慣于使用高級語言編程的人使用。2.3 PLC的工作原理PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務。但是PLC也有它自己的特點，PLC在確定了工作任務，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務管理及應用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。第3章 自動售貨機的設計3.1 自動售貨機的基本功能自動售貨機的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機操作規(guī)程（如圖3-1），并介紹了自動售貨機運行系統(tǒng)中所包括

27、的人工操作步驟。圖3-1自動售貨機工作流程圖程圖流程圖在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應的反應。例如：售貨機中有2種商品，A商品價格為0.5元，B商品為1元。現(xiàn)投入1個1元硬幣，當投入的貨幣超過A商品的價格時，A商品的選擇按鈕處應有變化，提示可以購買，B商品也提示。當按下選擇A商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去A商品的價格同時啟動相應的電機，提取A號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)進行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時

28、不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的除法運算，這是它的內部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。3.2 自動售貨機設計軟元件3.2.1 定時器 定時器是PLC中重要的編程元件，是累計時間增量的內部器件。定時器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點，失電時，常閉觸點閉合，常開觸點打開；定時器得電時，常閉觸點打開，常開觸點閉合。定時器的當前值、設定值均為10位有符號整數(shù)（INT），允許的最大值為32767。定時器指令表見表3-1

29、。 表3-1 定時器指令 語句描述TON Txxx，PT接通延時定時器TOF Txxx，PT斷開延時定時器TONR Txxx，PT保持型接通延時定時器BITIM OUT起動間隔定時器CITIM IN,OUT計算間隔定時器3.2.2 數(shù)學運算指令在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令（見表3-2）分別執(zhí)行下列運算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表3-2 加減乘除指令梯形圖語句表描述梯形圖語句表描述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

30、ADD_R+R INT1,OUT實數(shù)加法MUL_I*I INT1,OUT整數(shù)乘法SUB_R-R INT1,OUT實數(shù)減法DIV_I/I INT1,OUT整數(shù)除法MUL_R*R INT1,OUT實數(shù)乘法ADD_DI+D INT1,OUT雙整數(shù)加法DIV_R/R INT1,OUT實數(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)除法在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行下列運算：IN1+ OUT =OUT，OUTIN1=OUT，IN1* OU

31、T =OUT，OUT /IN2=OUT。3.3 自動售貨機I/O地址的分配輸入/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對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。本次智能搶答器I/O點的分配如表3-3所示。表3-3 自動售貨機I/O點的分配表序號定義點符號功能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

32、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13I3.2SB13食品一元行程開關14I3.3SB14飲料一元行程開關15I3.4SB15飲料二元行程開關16I3.5SB16日用二元行程開關17I3.6SB17日用三元行程開關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

33、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（可以購買）32Q2.2食品一元綠燈（可以購買）33Q2.3飲料一元綠燈（可以購買）34Q2.4飲料二元綠燈（可以購買）35Q2.5日用二元綠燈（可以購買）36Q2.6日用三元綠燈（可以購買）根據(jù)I/O的分配，可選擇CPU222，擴展模塊EM223 24V DC16輸入/16輸出3.4 梯形圖（LAD）3.4.1 什么是梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的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、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路

34、圖相似。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的 PLC的編程語言，是PLC的第一編程語。3.4.2 自動售貨機設計的梯形圖（LAD）本此設計自動售貨機主要銷售食品、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。本次自動售貨機的梯形圖如圖3-2所示。 圖3-2 程序設計梯形圖3.5 自動售貨機的相關說明上面梯形圖中ADD_DI雙整數(shù)加法當投入五角時加5投入1元是加10，SUB_DI是雙整數(shù)減法當成功購買物品時就減去物品對應的數(shù)；T37T56表示通電延時定

35、時器,按下物品按鈕時T37T42延時8秒，無操作時T43啟動計時20秒，T44與T43配合組成投幣2分鐘無操作找零，T46T56兩兩配合形成閃爍電路。圖3-3 自動售貨機模擬操作面板本設計統(tǒng)一采用按鈕開關模擬物品選擇，按鈕內有綠燈和紅燈分別表示可購買物品和物品銷售完；指示燈模擬物品輸出及找零如圖3-3所示。3.6 自動售貨機仿真程序編寫好后無法驗證程序的正誤，編程能力很難提高，而仿真是解決這一問題的理想方法。本次自動售貨機的仿真，首先配置CPU的型號，為了自動售貨機的仿真方結果準確，本設計選擇CPU224，擴展模塊選用2個16點輸入16點輸出的EM223 (16 I / 816Q)，如圖3-4

36、所示。圖3-4 自動售貨機選用CPU和擴展模塊接下來將梯形圖程序編譯導出，在仿真軟件中把導出的AWL文件導入仿真軟件，開啟仿真軟件就可以仿真了。圖3-53-7為仿真的結果：圖3-5 食品五角的仿真結果圖3-5中EM223中I2.0的按鈕模擬投五角硬幣，按下按鈕，燈亮后表示投入五角硬幣了，輸出接口Q2.1模擬食品五角綠燈，燈亮表示有食品五角，CPU224中I0.1模擬食品五角按鈕，按鈕按下，燈亮后接通，然后輸出接口Q0.1的指示燈閃爍，表示正在輸出食品五角，仿真結果符合設計要求。圖3-6 飲料二元的仿真結果圖3-6中EM223中I2.1的按鈕模擬投一元硬幣，按三次按鈕，表示投入三枚一元硬幣，輸出

37、接口Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6指示燈全亮表示可以購買所有商品，CPU224中I0.4模擬飲料二元按鈕，按鈕按下，燈亮后表示接通，然后輸出接口Q0.4的指示燈閃爍，表示正在輸出飲料二元，仿真結果符合設計要求。 圖3-7日用三元的仿真結果 圖3-7中EM223中I2.1接口的按鈕模擬投一元硬幣，按三次按鈕，表示投入三枚一元硬幣，輸出接口Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6指示燈全亮表示可以購買所有商品，CPU224中I0.6模擬日用三元按鈕，按鈕按下，燈亮后表示接通，然后輸出接口Q0.6的指示燈閃爍，表示正在輸出日用三元，仿真結果符合設計要求。

38、經(jīng)仿真驗證，仿真結果與程序設計要求符合，可知程序設計正確。結 論畢業(yè)論文是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的自動售貨機系統(tǒng)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐

39、富。我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。我的設計還有很多的不足之處，可這些不足正是我們去更好的研究更好的創(chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務。 參考文獻1 程周可編程序控制器原理與應用 北京：高等教育出版社， 2003.781202 周美蘭. PLC電氣控

40、制與組態(tài)設計 北京：科學出版社，2003.50703 劉杰等. 機電一體化技術基礎與產(chǎn)品設計 冶金工業(yè)出版社2003.1852074 吳中俊等.可編程序控制器原理及應用北京：機械工業(yè)出版社，2003.1071155 李道霖 .電氣控制與PLC原理及其應用（西門子系列）北京電子工業(yè)出版社 2008.1231566 廖常初 .S7-200 PLC 基礎教程北京：機械工業(yè)出版社，2006.452致 謝從三月份接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設計論文，衷心的感謝我的指導老師楊峰給予了精心的指導和熱情的幫助。楊峰老師在PLC方面具有豐富的實經(jīng)驗，對我的設計工作給予了很多的指導和幫助，使我能夠將理論中的結果與實際相

41、結合。尤其在課題設計的前期準備階段，楊老師提出許多寶貴的設計意見，在最后的測試修改階段老師在百忙之中抽出時間為我們提供了必要的幫助，這樣使得我們得以順利的完成畢業(yè)設計開發(fā)工作，在短暫的一個月的相處時間里，老師淵博的知識，敏銳的思路和實事求是的工作作風給我留下了深刻的印象，這將使得我終身受益，謹此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。外文資料原文PLC technique discussion and future developmentJay BlockAlong with the development o

42、f the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more more strong ; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high

43、 new the image of the technique business enterprise.The people see in produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. The target control of the ha

44、rd realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target of the artificial intelligence makes use

45、 of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work through persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best pathWe come in sight of the control that links after the

46、 electric appliances in various situation, that is already the that time generation past, now of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level only;And the PLC emergence also became the epoch-making topic, adding the vi

47、vid software control through a very and stable hardware, making the automation head for the new high tide.The PLC biggest characteristics lie in: The electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculationses of cost, as long as order the importation that the butto

48、n switch or the importation of the sensors order to link the PLC up can solve problem, pass to output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can.PLC

49、internal containment have the CPU of the CPU, and take to have an I/ O for expand of exterior to connect a peoples address and saving machine three big pieces to constitute, CPU core is from an or many is tired to add the machine to constitute, mathematics that they have the logic operation ability,

50、 and can read the procedure save the contents of the machine to drive the homologous saving machine and I/ Os to connect after pass the calculation; The I/ O add inner part is tired the input and output system of the machine and exterior link, and deposit the related data into the procedure saving m

51、achine or data saving machine; The saving machine can deposit the data that the I/ O input in the saving machine, and in work adjusting to become tired to add the machine and I/ Os to connect, saving machine separately saving machine RAM of the procedure saving machine ROM and datas, the ROM can can

52、 do deposit of the data permanence in the saving machine, but RAM only for the CPU computes the temporary calculation usage of hour of buffer space.The PLC anti- interference is very and excellent, our root need not concern its service life and the work situation bad, these all problems have already

53、 no longer become the topic that we fail, but stay to our is a concern to come to internal resources of make use of the PLC to strengthen the control ability of the equipments for us, make our equipments more gentle.PLC language is not we imagine of edit collected materials the language or language

54、of Cs to carry on weaving the distance, but the trapezoid diagram that the adoption is original after the electric appliances to control, make the electrical engineering teacher while weaving to write the procedure very easy comprehended the PLC language, and a lot of non- electricity professional a

55、lso very quickly know and go deep into to the PLC.The PLC development has already entered for network ages of correspondence from the mode of the one, and together other works control the net plank and I/ O card planks to carry on the share easily. A state software can pass all se hardwares link, mo

56、re animation picture of keep the view to carries on the control, and cans pass the Internet to carry on the control in the foreign land, the blast-off that is like the absolute being boat No.5 is to adopt this kind of way to make airship go up the sky.The development of the higher layer needs our continuous effort to obtain.The PLC emergence has already affected a few persons fully, we also obtained more knowledge and precepts from the top one e