【正文】 35 頁 4 組態(tài)軟件的設(shè)計 組態(tài)王系統(tǒng)集強大功能和使用方便于一體。開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作辦法。從機(jī)實時監(jiān)視主機(jī)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)出現(xiàn)故障，便切換為主機(jī)，從而提高系統(tǒng)的可靠性。 打開組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng) 后，在瀏覽器中單擊“設(shè)備”下的 COM1 或 COM2則彈出設(shè)備配置向?qū)υ捒颉? 圖 45 通信參數(shù) 在彈出的對話框里填寫通信故障恢復(fù)的相關(guān)參數(shù)，單擊“下一步”如圖46 圖 46 信息總結(jié) 彈出的窗口顯示了設(shè)備安裝的相關(guān)信息，單擊“完成”，設(shè)備就與 PLC 完成了連接。本系統(tǒng)的命令語言的編程方法如圖 48 和圖 49 所示。自動售貨機(jī)界面主要由兩部分構(gòu)成，一是自動售貨機(jī)組態(tài)虛擬界面，二是自動售貨機(jī)監(jiān)控界面。 本設(shè)計 采用歐姆龍 PLC 專用的編程軟件 CXPROGRAMMER。 光陰似箭，四年大學(xué)時光匆匆而過，在這四年的時光里，我得到了老 師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達(dá)終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。在 制作 組態(tài) 界面 時 ，使用了亞控 公司 開發(fā)的 組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件 對 PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控， 對售貨過程全面的仿真， 使自動售貨機(jī)的售貨過程直觀的展現(xiàn)出來 。 消費者按住想要的飲料按鈕后，出貨口的紙杯就會慢慢的填滿， 如果售貨機(jī)內(nèi)還有剩余金額，消費者不想購買任何飲品，此時消費者可 以單擊 “退幣 ”按鈕 ， 退幣指示燈熄滅，完成一次購買過程。 售貨機(jī)界面 售貨機(jī)界面模擬出了售貨機(jī)的外形，其中包括顯示售貨機(jī)內(nèi)剩余飲料的標(biāo)尺、盛裝飲料的容 器、售貨機(jī)。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為 “數(shù)據(jù)詞典 ”，數(shù) 據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息 [16]變量數(shù)據(jù)庫如圖 47 所示。 圖 41 選擇安裝設(shè)備 單擊“下一步”按鈕，則彈出“設(shè)備安裝向?qū)А睂υ捒蛉鐖D 42 所示。 TCP/IP 是網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ，被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)場測控設(shè)備之間及測控設(shè)備與操作站之間的通信。 組態(tài)王的突出特點 （ 1）實時多任務(wù) 實時性指的是工業(yè)計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時間內(nèi)對外來事件做出反應(yīng)的特性。 組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)由開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)兩部分組成。 建立變量表 強制復(fù)位過程的變量定義如表 37 所示。 建立變量表 退幣過程的變量定義如表 36 所示。從而完成橙汁排出 5S 的過程。 在按下選擇飲品按鈕的同時也要在總金額中減去該飲品需要消費掉的金額，并要同時繼續(xù)飲品價格的比較，判斷是否可以繼續(xù)購買飲品。 建立變量表 價格比較的變量定義如表 34 所示。從而實現(xiàn)投入投入一元功能。 第 12 頁 共 35 頁 是 否 投 幣 ？退 幣 指 示 燈 亮是 否 大 于 ≥ 2 元 ？橙 汁 指 示 燈 亮是 否 購 買 橙 汁 ？橙 汁 排 出 ；橙 汁 指 示 燈 閃 爍 5 s是 否 大 于 ≥ 3 元 ？咖 啡 指 示 燈 亮是 否 購 買 咖 啡 ？咖 啡 排 出 ；咖 啡 指 示 燈 閃 爍 5 s余 額 是 否 為 零 元 ？ 余 額 是 否 為 零 元 ？YNY Y減 去 橙 汁 用 幣 減 去 咖 啡 用 幣Y Y是 否 退 幣 ？退 出 硬 幣YNNNNNY YN N開 始圖 32 自動售貨機(jī)工作流程圖 余額比較過程 在自動售貨機(jī)啟動后，只要消費者投入 人民幣 （即余額大于 0 元），就需要輸出一個信號，提示用戶可以退幣。本系統(tǒng)共 7 個輸入，6 個輸出。 自動售貨機(jī)的工作流程 在確定了 PLC控制自動售貨機(jī)的設(shè)計任務(wù)后，根據(jù)本設(shè)計需要實現(xiàn)的功能，繪制出自動售貨機(jī)的工作流程圖。取走貨幣后，則恢復(fù)初始狀態(tài)。按退幣按鈕，則售貨機(jī)以一元的 人民幣 自動退出剩余金額。這些控制器可用來方便改變或微調(diào)機(jī)器設(shè)定，如傳輸帶之暫停時間或傳輸率。模擬輸入范圍可以設(shè)定為 010VDC、 15VDC 或 420mA； 分辨率為 1/256。 CP1H PLC采用 ，配有 FA綜合工具包 CXONE， 第 8 頁 共 35 頁 可實現(xiàn) PLC 與各種外部元器件的結(jié)合。雖然是小型機(jī)。 （ 2）用戶程序執(zhí)行階 段。 PLC 的基本工作原理 可編程控制器的等效電路 PLC 的等效電路分為三部分： （ 1）輸入部分，這部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作指令輸入端子是 PLC 與外部開關(guān)、敏感元件等交換信號的端口。 （ 4）將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。它能完成邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等操作，它還 具有 “數(shù)字量和模擬量輸入和輸出 ”的能力，并且非常容易與 “工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體 ”，易于 “擴(kuò)充 ”[8]。 （ 4） 文 中 最后介紹了 自動售貨機(jī)的組態(tài)王組態(tài)界面的設(shè)計 。本文就詳細(xì)地介紹一種用 PLC 實現(xiàn)的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的 軟件設(shè)計 與組態(tài)仿真 。 自動售貨機(jī)科技含量越來越高，完全沒有找錢幣的苦惱，即使你身無分文， 第 2 頁 共 35 頁 你大可以通過無線電話付費。也可采用 485 總線連接各售貨機(jī)終端，而控制主機(jī)再接入 Inter 進(jìn)行監(jiān)控。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、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成 [1]。 Automat。 基于 PLC 自動售貨 機(jī) 控制 系統(tǒng)設(shè)計與仿真 基于 PLC 自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真 摘 要 本文簡要 介紹 了自動售貨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ，又簡要分析了自動售貨機(jī)的基本功能及工作方式。 Tfigures。 自動售貨機(jī)是可完成無人自動售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。無線的則采用 GPRS、 GSM、和 CDMA 等方式，再接入 Inter 進(jìn)行監(jiān)控。芬蘭街頭有一款朱古力機(jī)，只要你下指令，然后打電話到一指定戶口，帳目就會自動轉(zhuǎn)到電 話費帳單里，即使沒有現(xiàn)金，也可以吃到朱古力。 課題研究方法 本課題通過對自動售貨機(jī)的 了解，制定了控制方式 ，采用歐姆龍 PLC 作為主控制器，并用亞控組態(tài)王對其運行全過程進(jìn)行實時監(jiān)控，通過仿真使售貨機(jī)的售貨過程直觀的展現(xiàn)出來。首先詳細(xì)論述了組態(tài)王的各種窗口的應(yīng)用，并編寫出了 自動售貨機(jī)控制 系統(tǒng)的命令語言。 PLC 的發(fā)展 世界上第一臺 PLC 由美國數(shù)字設(shè)備公司研究成功的，上世紀(jì) 80 年代至 90年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 3040%。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用 [9]。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印、及報表生成等功能。 PLC 硬件結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示， 是用微處理器實現(xiàn)的許多電子式繼電器、定時器和計數(shù)器的組合體。 （ 5）應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 （ 2）內(nèi)部控制電路。 CPU 將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，其過程是從梯形 第 7 頁 共 35 頁 圖的第一個梯級開始自上而下依次掃描用戶程序，在每一個梯級，又總是按先左后右、先上后下的順序掃描。但是其功能較完善，性能價格比高，較適合自動售貨機(jī)。 （ 4）系統(tǒng)擴(kuò)展性好 CP1H PLC 最多可以連接 7 個 I/O 擴(kuò)展單元，每個單元具有 40 個 I/O 點，加上 CPU 單元本身內(nèi)置的 40 個點， CP1H 可以處理 最大 I/O 點位 320 點。 (15VDC 和 420mA 設(shè)定可使用開路檢測功能 )。 可以 通過 PLC 的 RS232C 通訊端口或外接埠可進(jìn)行上位連接 (Host Link)。 用組態(tài)王軟件對自動售貨機(jī)進(jìn)行實時監(jiān)控，并對售貨過程仿真。 系統(tǒng)流程 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)要求，確 定了系統(tǒng)的整體流程，其框圖如 圖 31 所示： 第 10 頁 共 35 頁 P L C 控 制 器投 幣 過 程 余 額 比 較 價 比 比 較 商 品 選 擇 退 幣 過 程 復(fù) 位 過 程組 態(tài) 王 監(jiān) 控 畫 面投 幣 顯 示 余 額 顯 示 飲 料 剩 余 商 品 選 擇 退 幣 顯 示 銷 售 額計 算 機(jī)圖 31 系統(tǒng) 流程圖 在清楚自動售貨機(jī)運行工作過程的基礎(chǔ)上，確定任務(wù)的目標(biāo)，制定出合理的設(shè)計方案。如圖 32 所示。具體分配見表 31。 建立變量表 第 13 頁 共 35 頁 余額比較的變量定義如表 32 所示。 DIFU 的功能是在輸入脈沖的前（上升）沿使指定的繼電器接通一個掃描周期之后釋放。 表 34 價格比較的變量定義 PLC程序接點 對應(yīng)地址 橙汁指示燈 咖啡指示燈 編制程序 根據(jù)上表所列出的變量進(jìn)行編程，其梯形圖如圖 35A 和圖 35B 所示。 建立變量表 選擇商品的變量定義如表 35 所示。 實現(xiàn)飲品排出時，指示燈閃爍 5S 的過程：以選擇橙汁為例，在橙汁指示燈 前分別用了 的常開和常閉觸電。 表 36 退幣過程的變量定義 PLC程序接點 對應(yīng)地址 退幣按鈕 退幣排出口 編制程序 退幣過程 的梯形圖如圖 37 所示。 表 37 強制復(fù)位過程的變量定義 PLC程序接點 對應(yīng)地址 復(fù)位按鈕 編制程序 強制復(fù)位的梯形圖如圖 38 所示。TouchExplorer 和 TouchVew 是各自獨立的 32 位應(yīng)用程序，均可單獨使用；兩者又相互依存，在開發(fā)系統(tǒng) TouchExplorer 中設(shè)計開發(fā)的應(yīng)用程序必須在TouchVew 運行環(huán)境中才能運行。 （ 2）高可靠性 為提高系統(tǒng)的可靠性，克利用冗余技術(shù)構(gòu)成雙機(jī)乃至多機(jī)備有系統(tǒng)。 組態(tài)軟件本身的標(biāo)準(zhǔn)尚難統(tǒng)一，因其本身就是創(chuàng)新的產(chǎn)物，處于不斷發(fā)展變化之中。 第 24 頁 共 35 頁 圖 42 邏輯名稱 在彈出的窗口中填要安裝的設(shè)備指定的唯一的邏輯名稱“ PLC”，然后點擊“下一步”，如圖 43 所示。 圖 47 內(nèi)部參數(shù)設(shè)定 軟件命令語言的編程 在組態(tài)王中，圖形控件的變化需要條件的觸發(fā)。 主機(jī)監(jiān)控 顯示售貨機(jī)飲料剩余的計量表和換飲料報警 售貨機(jī)監(jiān)控 包括售貨機(jī)換水報警、投幣提示、投幣選擇窗口、銷售額顯示。 當(dāng)售貨機(jī)內(nèi)純凈水的水量少于 5 毫升時，此時，報警窗口會產(chǎn)生一個 報警， “剩余水量報警 ”指示燈也會點 亮，提示機(jī)主能夠及時的更換售貨機(jī)的供給純凈水，這樣就可以防止自動售貨機(jī)因純凈水的不足而無法正 常工作。 通過對程序的調(diào)試及售貨機(jī)系統(tǒng)的仿真，完全達(dá)到設(shè)計的任務(wù)要求， 但是因為時間有限，所以本設(shè)計難免會存在一些瑕疵，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上還存在一些不夠完善的地方。 第 32 頁 共 35 頁 參考文獻(xiàn) [1] Varshney U ， Vetter R ． A framework for the emerging mobile merce applications[C]． Proceedings of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences 2021． 2021： 110 [2] 陳安寶 ． 基于手機(jī)短信應(yīng)答的自動售貨機(jī) ． 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì) [J]． 2021， 14 (9)：263264 [3] 張文 ． 自動售貨機(jī) IC卡收費模塊的設(shè)計與應(yīng)用 [J]． 微計算機(jī)信息 ． 2021， 22 (5)： 201203 [4] 鄭大宇，魏慶葆，劉玉斌 ． IC卡自動售貨機(jī)控制器的設(shè)計 [J]． 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) ． 2021， 18 ( 2 )： 171173