【正文】 .......................................... 23 PLC 外圍接線圖 ....................................................................................................................... 23 自動售貨機模擬操作面板 ...................................................................................................... 24 第六章 總結(jié) ...................................................................................................................................... 25 個人總結(jié) ................................................................................................................................... 25 致謝 ........................................................................................................................................... 25 參考文獻 .............................................................................................................................................. 26 附錄 外文資料 ................................................................................................................................... 27 緒 論 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 通過自動售貨機售出的；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有 50 萬臺飲料自動售貨機。 在中國 ,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)自動售貨機的身影。 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(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(yīng)運而生了 它的售貨領(lǐng)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(shè)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(luò)統(tǒng)計的銷售狀況進行商品銷售狀況分析，預(yù)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相應(yīng)運營人員，從而可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題。 自動售貨機設(shè)計的主要內(nèi)容 ； （ 2 分鐘）不按任何按鍵，自動售貨機將退還所投硬幣； ，對應(yīng)的物品指示燈亮綠燈； 綠燈時，按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時指示燈綠燈閃爍； ，自動售貨機會自動將余款退還顧客； （ 20 秒）無操作，自動售貨機會自動將余款退還顧客； ，按下退款按鍵，自動售貨機會自動將余款退還顧客； ，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，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)送所缺物品的信息。 自動售貨機設(shè)計的基本思路 本次設(shè)計的題目是自動售貨機，主要是應(yīng)用西門子 S7200 型 PLC 的梯形圖來設(shè)計控制 程序，并簡單介紹相關(guān)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(shè)計內(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)計的控制原理過程。 本次設(shè)計的重要部分是第三章的設(shè)計部分，即自動售貨機梯形圖的設(shè)計。首先就得根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設(shè)計出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次自動售貨機的控制原理。 第一章 引言 本設(shè)計的意義 隨 著社會不斷的進步，人們的物質(zhì)文化與精神文化都在明顯的提高，這樣表現(xiàn)在出入各個場所采用信用卡支付現(xiàn)金，一人一部手機，節(jié)假日看電影，坐地鐵，聽音樂會，逛步行街。這個現(xiàn)象都表明在物質(zhì)生活提高的同時，精神生活也提高了，隨處可見的出租車，還有隨處可見的售貨機，這在繁華的都市也已成為不可缺少的一個為市民提供方便的一部機器，只需要投幾個硬幣就可以選擇自己想要的物品。 自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化， 24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、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用上升的問題等各項優(yōu)點。 自動售貨機 解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益，方便廣大的市民 。所以設(shè)計自動售貨機是非常必要的。 認識 PLC 可編程控制器簡稱 PLC，是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機，其本質(zhì)是一臺工業(yè)控制專用計算機。它的軟件，硬件配置與計算機極為類似，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言。硬件主要由中央處理器 CPU、存貯器、輸入 /輸出單元以及編程器、電源和智能輸入 /輸出單元等構(gòu)成。 PLC 是一 種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它是以微處理機為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當今工業(yè)發(fā)達國家自動控制的標準設(shè)備之一。 PLC 是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它的種類很多、模塊豐富、指令功能強大、編程簡單、使用方便，而且隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，其功能仍然在不斷擴大和完善。 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。目前， PLC 的處理 速度與計算機相比還比較慢，其高的 CPU 也不過 80486，將來會全面使用 64 位的 RISC 芯片，采用多 CPU 進行處理、分時處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使 PLC 的處理速度達到納秒級。 第二章 PLC 的概述 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)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，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)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 PLC 的簡介 PLC 是以 CPU 為核心，綜合了計算機技術(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(shè)備公司等。還有德國的西門子，荷蘭的飛利 浦，香港的鷹達等公司也是很有名氣的。 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(lǐng)域具有一定的市場占有率。 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(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 21）。但是 PLC 也有它自己的特點， 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，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。 PLC 的循環(huán)掃描工作 對每個程序， 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)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 PLC 的掃描全過程如圖 22 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)的邏輯運算結(jié)果存入對應(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)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 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 21 各階段處理任務(wù) 圖 22 PLC 的掃描全過程 PLC 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、上位計算機等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖 23。 圖 23 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 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）。 PLC 的特點 （ 1）抗干擾能力強，可靠性好 I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(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 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，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 （ 5）設(shè)計、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)計周期，使設(shè)計和施工可同時進行。 （ 6）體積小，維護操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 （ 7）易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 （ 8）可實現(xiàn)三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運動控制）這三電集于一體。 第三章 自動售貨機的設(shè)計 自動售貨機設(shè)計軟元件 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(nèi)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(shè)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 31。 表 31 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