廣告牌燈自動(dòng)閃爍PLC控制程序設(shè)計(jì) 3

1、攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 黃 趾 輝 學(xué) 號(hào)： 201010601065 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 2010級(jí)機(jī)制1班 指導(dǎo)教師： 譚 興 強(qiáng) 二一三年十二月課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解

2、決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)

3、（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)本課程設(shè)計(jì)教學(xué)所要達(dá)到的目的是：培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)課程的理論知識(shí)，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，同時(shí)這也是學(xué)生第一次較為全面的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練。2、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)

4、、技術(shù)要求、工作要求等） 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)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(guò)程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。3、主要參考文獻(xiàn)【1】陳遠(yuǎn)齡 主編機(jī)床電氣自動(dòng)控制 重慶大學(xué)出版社【2】余雷生 主編電氣控制與PLC應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社【3】常曉玲 主編電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 機(jī)械工業(yè)出版社【4】廖常初 PLC編程及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社【5】田瑞庭 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出

5、版社4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃 內(nèi)容學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備8控制系統(tǒng)的PLC改進(jìn)設(shè)計(jì)48程序編程16調(diào)試8仿真4編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書20合計(jì)3周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見： 年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。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)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(guò)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

6、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(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。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；順序功能圖；梯形圖；I/O點(diǎn)的分配AbstractThis thesis is based on Siemens PLC S7-200 series monitoring system con

7、sisting of vending machines, vending machines This paper describes the origin and development, and its development status at home and abroad, on the vending machine programs were demonstrated, PLC introduces the basic composition, characteristics and working principle, based on Siemens S7-200 series

8、 PLC vending machine system as a whole constitutes the design process in a more detailed discussion. The paper describes in detail the various hardware components of vending machines, and completed a PLC external wiring diagram. PLC ladder in the preparation, the paper uses a special compiler softwa

9、re Siemens STEP7 PLC ladder to be written. Introduces the basic principles of vending machines and work processes, and then to a transaction process, for example, the transaction process is divided into several blocks, and then program the block respectively. Specify the programmable logic controlle

10、r's role in the vending machines. Procedures related to the vending machine most of the work process. PLC-controlled vending machine use to improve the stability of the system to ensure the long-term stable operation of vending machines.Key words： Intelligent Responder; PLC; Sequential function

11、chart; ladder; I / O point of the distribution 目 錄第一章 緒 論1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義1第二章 文獻(xiàn)綜述2第三章 方案設(shè)計(jì)與論證43.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求43.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路43.3 PLC的概述43.3.1 PLC的定義43.2.2 PLC的簡(jiǎn)介53.2.3 PLC的工作原理53.4 PLC的循環(huán)掃描工作63.5 PLC的編程語(yǔ)言7 3.6自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖8第四章 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)94.1PLC的硬件組成94.2自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)94.2.1定時(shí)器94.2.2數(shù)學(xué)運(yùn)算指令104.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能114.4自動(dòng)售

12、貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配11 4.5梯形圖（LAD）134.5.1什么是梯形圖（LAD）134.5.2自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)（）144.6自動(dòng)售貨機(jī)仿真244.6.1自動(dòng)售貨機(jī)仿真244.6.2仿真中需要注意的問(wèn)題25結(jié)束語(yǔ)26參考文獻(xiàn)27致 謝28 第一章 緒 論自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義從自動(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(guò)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

13、，已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。自動(dòng)售貨機(jī)能根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)是商業(yè)自動(dòng)化的常用設(shè)備，它不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易。公元1世紀(jì),希臘人希羅制造的自動(dòng)出售圣水的裝置是世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)。1925年美國(guó)研制出售香煙的自動(dòng)售貨機(jī)，此后又出現(xiàn)了出售郵票、車票的各種現(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)?，F(xiàn)代自動(dòng)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(dòng)售貨機(jī)。一般的自動(dòng)售貨機(jī)由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。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。如果投入的金額達(dá)到購(gòu)買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨

14、信號(hào)，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號(hào)，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。70年代以來(lái)，出現(xiàn)了采用微型計(jì)算機(jī)控制的各種新型自動(dòng)售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接的更大規(guī)模的無(wú)人售貨系統(tǒng)，如無(wú)人自選商場(chǎng)、車站的自動(dòng)售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動(dòng)支付機(jī)等自動(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

15、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。第二章 文獻(xiàn)綜述它的售貨領(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

16、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(wèn)題在日本全國(guó)各地，共設(shè)有550萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)（據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)），銷售額達(dá)6兆8969億4887萬(wàn)日元，為世界第一。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作，輸入商品號(hào)碼和購(gòu)買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來(lái)，甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。雖然日本的自動(dòng)售貨機(jī)總臺(tái)數(shù)低于美國(guó)（據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)為689萬(wàn)

17、臺(tái)），但是，從人口占有數(shù)來(lái)看卻是世界上最高的，美國(guó)平均35人占有一臺(tái)，而日本為23人占有一臺(tái)。 據(jù)說(shuō)世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長(zhǎng)河中，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是1904年問(wèn)世的“郵票明信片自動(dòng)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。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來(lái)，由于美國(guó)的飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng)，1962年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主

18、體的流通領(lǐng)域的革命。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(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(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。第三章

19、方案設(shè)計(jì)與論證3.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求1.此售貨機(jī)可投入一元、五角硬幣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(guò)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(guò)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.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

20、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3.2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(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)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

21、。3.3 PLC的概述3.3.1 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(guò)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(guò)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)。3.2.3 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(guò)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

22、務(wù)。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3-1 各階段處理任務(wù)3.4 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(guò)程如圖3-2所示。（1） 輸入刷新

23、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(guò)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3-2 PLC的掃描全過(guò)程3.5 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

24、）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。3.6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3-3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3-3自動(dòng)售貨機(jī)外部接線圖第四章 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存

25、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4-1。圖4-1PLC硬件結(jié)構(gòu)圖4.2自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)4.2.1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(guò)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4-

26、1。表4-1 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4.2.2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)行下列運(yùn)算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表4-2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+IINT1,OUT整數(shù)加法 DIV_DI/D INT1,OUT雙整數(shù)除法SUB_I-IINT1,OUT整數(shù)減

27、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)除法圖4-2 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖在語(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，OU

28、TIN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /IN2=OUT。4.3自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能自動(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4-2），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(guò)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

29、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。4.4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(guò)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

30、對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)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4-3所示。表4-3自動(dòng)售貨機(jī)I|O點(diǎn)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)15

31、I3.4SB15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

32、（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）4.5梯形圖（LAD）4.5.1什么是梯形圖（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3-4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4-5 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

33、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(guò)接點(diǎn)自右向左流。4.5.2自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)（）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：投入五角硬幣，計(jì)幣系統(tǒng)會(huì)增加五角投入一元硬幣，計(jì)幣系統(tǒng)自動(dòng)增加一元當(dāng)余額大于或等于五角時(shí)，如按下食品五角按鍵余額減5，8秒后停

34、止，當(dāng)無(wú)五食品五角時(shí)按下食品五角按鍵，不減余額，不出物品食品五角閃爍控制當(dāng)余額大于或等于五角時(shí)，如沒按下食品五角按鍵，則食品五角綠燈長(zhǎng)亮，如在出食品五角，則綠燈閃爍，當(dāng)無(wú)食品五角時(shí)綠燈不亮不閃當(dāng)余額大于或等于一元時(shí)，如按下食品一元鍵，余額減10，并出食品一元，8秒后停止，當(dāng)無(wú)食品一元時(shí)按下食品一元按鍵，不減余額，不出物品食品一元閃爍控制當(dāng)余額大于或等于一元時(shí)，如沒按下食品一元按鍵，則食品一元綠燈長(zhǎng)亮，如在出食品一元，則綠燈閃爍，當(dāng)無(wú)食品一元時(shí)綠燈不亮不閃爍 當(dāng)余額大于或等于一元時(shí)，如按下飲料一元按鍵，余額減10并出飲料一元，8秒后停止，當(dāng)無(wú)飲料一元時(shí)按下飲料一元按鍵，不減余額，不出物品飲料一元閃爍當(dāng)余額大于或等于一元時(shí)，如沒按下飲料一元按鍵，則飲料一元綠燈長(zhǎng)亮，如在出飲料一元，則綠燈閃爍，當(dāng)無(wú)飲料一元時(shí)綠燈不亮不閃爍當(dāng)余額大于或等于兩元時(shí)，如按下飲料兩元按鍵，余額減20并出飲料兩元，8秒后停止，當(dāng)無(wú)飲料兩元時(shí)按下飲料兩元按鍵，不減余額，不出物品飲料兩元閃爍控制當(dāng)余額大于或等于兩元時(shí)，如沒按下飲料兩元按鍵，則飲料兩元綠燈長(zhǎng)亮，如在出飲料兩元，則綠燈閃爍，當(dāng)無(wú)飲料兩元時(shí)綠燈不亮不閃爍當(dāng)余額大于或等于兩元時(shí)，如按下兩元按鍵，余額減20，并出日用兩元，8秒后停止，當(dāng)無(wú)日用兩元時(shí)按下日用兩元按鍵，不減余額，不出物品 日用兩元閃爍控制由于主程序容量不夠，因此接下來(lái)