【文章內容簡介】 設計中，總共選用了 13 個輸入點， 10 個輸出點，具體如表 和表 所示。 表 系統(tǒng)輸入點數 輸入點名稱 輸入點數 總點數 啟動 1 輸入總點數： 13 停止 1 投幣選擇 5 選擇商品 4 復位 1 退幣 1 表 系統(tǒng)輸出點數 輸出點名稱 輸出點數 總點數 商品可選擇 4 輸出總點數： 10 售出商品 4 錢幣不足提示 1 退幣提 示 1 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 13 從輸入 /輸出點數上看，我們選擇 FX2N32MR 系列的 PLC 所帶的輸入 /輸出點數各有 16 個，滿足有 5%— 10%的輸入 /輸出點裕量。 一般三菱 PLC 的所需的供電電源一般都是 220VAC 電源，與我國國內電網電壓一致，不需要對其做電源修改的工作，在我國的諸多地區(qū)可以得到廣泛的使用。所以采用三菱 FX2N 的 PLC作為自動售貨機的控制系統(tǒng)，能滿足我國電源 220VAC 的要求。 選擇自動售貨機的控制系統(tǒng)，必須考慮性價比，如果選擇一些比較高端的控制設備，不但使自動售貨機的生產價 格提高，而且維護成本也會隨之增加，因為越高端的控制設備，其零件售價也是相當昂貴的。對于自動售貨機而言，控制器所需要完成的控制不是很復雜，而三菱的控制器也有 128種應用指令，完全滿足自動售貨機設計中所需要的指令要求。 在自動售貨機中，其要求對控制的處理速度有一定的要求，畢竟自動售貨機是能給人們提供快捷的購物方式，才得到人們的親睞。而三菱 PLC 采用的是循環(huán)掃描的工作方式，從實時性看，它的處理速度比較快，而且隨著科技的不斷發(fā)展， PLC的處理和運行速度越來越快。 三菱 PLC 的程序存儲器最大存儲容量有 16K步，而我設計的自動售貨機程序總的只有 208 步，遠遠大于我所用到的步數，而且如果要修改程序，也足夠操作員的使用。 綜上幾點說明，選擇三菱 FX2N 的 PLC，作為自動售貨機的主控器設備，完全可以實現(xiàn)自動售貨機的控制功能，也提高了自動售貨機性價比。 工控機的選型 上位機 即工業(yè)控制計算機 簡稱工控機 ，工程機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場設計的計算機。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點，而一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，一年中一般沒有休息時間。因此，工 控機與普通計算機相比有以下特點： 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 14 （ 1）機箱采用鋼結構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。 （ 2）機箱內有專用底板，底板上有 IPC和 ISA 插槽。 （ 3）機箱內有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。 （ 4）要求具有長時間工作能力。 對于工控機作為自動售貨機控制系統(tǒng)，能很好的提高自動售貨機的持續(xù)工作和適應各種復雜的環(huán)境，自動售貨機的穩(wěn)定性得到很好的提高，也就能為顧客提供更安全可靠的服務。 而且 研華 生產的 原裝機 IPC610H 除了有以上的幾種特性之外，還是 4U上架式機箱，支持 LED 指示 和 聲音警報通知 ，能在售貨過程中出 現(xiàn)問題時，及時發(fā)出警報，告知工作人員，及時處理。其 IPC610H 原裝機如圖 所示。 圖 IPC610H原裝機 本章小結 本章 首先是對自動售貨機所需要的硬件及各組成部分做了簡單的介紹；其次 是對設計過程中所使用到的輸入 /輸 出點數、性價比、存儲量等方面對 PLC 的選型做了 對比說明， 實現(xiàn)相同功能的同時， 選擇三菱 FX2N 的 PLC，既能提高售貨機的性價比，也同時能支持自動售貨機的各項服務，況且三菱 PLC 系列中的 FX2N 具有豐富的內部資源 ，且能擴展無窮多個點，方便工程人員維護。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 15 第 4 章 自動售貨機 PLC 控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) PLC 的基本工作原理 在對用 PLC 進行程序設計前，我們先來了解一下 PLC 的基本工作原理。 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。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，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 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。完成后關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。 ② 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內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)寄存器中的內容， 依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 PLC I/O 地址的分配 設計一個 PLC 程序，首先就是要對輸入 /輸出單元進行地址分配，而所謂的輸入 /輸出單元通常也稱之為 I/O 單元，是 PLC 與工業(yè)生產之間的連接部件 。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結果送給本控制對象，已實現(xiàn)控制目的 。本設計的 PLC I/O 分配表如表 所示。 表 I/O地址 分配表 序號 定義點 符號 功能 1 X000 SB1 啟動按鈕 2 X001 SB2 停止按鈕 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 16 續(xù)表 序號 定義點 符號 功能 3 X002 SB3 投幣 5角按鈕 4 X003 SB4 投幣 1元按鈕 5 X004 SB5 投幣 5元按鈕 6 X005 SB6 投幣 10元按鈕 7 X006 SB7 投幣 20元按鈕 8 X007 SB8 復位按鈕 9 X011 SB9 選擇礦泉水按鈕 10 X012 SB10 選擇汽水按鈕 11 X013 SB11 選擇果汁按鈕 12 X014 SB12 選擇咖啡按鈕 13 X015 SB13 退幣選擇按鈕 14 Y000 XB1 礦泉水選擇燈 15 Y001 XB2 汽水選擇燈 16 Y002 XB3 果汁選擇燈 17 Y003 XB4 咖啡選擇燈 18 Y004 YH1 售出礦泉水 19 Y005 YH2 售出汽水 20 Y006 YH3 售出果汁 21 Y007 YH4 售出咖啡 22 Y010 XB6 出幣提示燈 23 Y011 XB7 錢幣不足顯示燈 自動售貨機 PLC 控制程序的設計 本設計自 動售貨機主要銷售四種不同的飲料，有 2 元礦泉水， 元汽水， 元果汁， 12 元咖啡。只有當顧客投入的錢幣大于或等于最下商品的價格時，對應的指示燈才會亮起，才能購買對應的商品。投幣完成后，也可以不購買，直接選擇退幣或無操作等待 60 秒可自動退幣。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 17 整體程序設計 整個自動售貨機程序分為幾個小的模塊，有啟動停止的設計、有投幣累加的設計、有比較幣值的設計、有選擇及飲料供應的設計、有退幣及復位的設計；本設計基本上實現(xiàn)了售貨機在售貨過程中的自動控制要求 [68]。如程序流程圖 。 啟動投幣 5 角 投幣 1 元 投幣 10 元 投幣 20 元投幣 5 元選擇投幣總投幣數投幣累加選擇礦泉水錢幣 ＜ 2 元購買退幣3 . 5 元 ＞ 錢幣 ≥ 2 元6 . 5 元 ＞ 錢幣 ≥ 3 . 5 元選擇汽水12 元 ＞ 錢幣 ≥ 6 . 5 元 錢幣 ≥ 12 元選擇果汁 選擇咖啡不購買結束不購買不購買不購買不購買購買購買購買購買圖 程序設計流程圖 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 18 本設計的程序如圖 。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 19 接上圖 圖 自動售貨機 控制 程序 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 20 投幣累加 部分 在顧客購買商品時，首先要投入對應的錢幣，才能購買相應的商品，這就需要有對顧客所投錢幣進行疊加計算的系統(tǒng)程序。由于本次設計，不涉及對硬件的設計， 所以顧客所投錢幣用按鈕來簡易實現(xiàn)，不包含對假幣的識別。其對錢幣 累 加的控制梯形圖如 圖 所示。 圖 錢幣累 加控制梯形圖 由圖 所示 我是把投進的不同貨幣，進行不同的記錄，并把總數目都寄存到寄存器 D2 中。為了避免小數點的影響，我是把貨幣的數據化成整數進行處理的，這樣可以減少自己在編程時會出現(xiàn)的差錯。 X002～ X006 為設置為 開關按鈕 輸入， 而加法指令我用 ADDP 保證了 X002～ X006 每給一個高電平累加一次，保證了 輸入有效 性 。一方面避免了 掃描漏了有投幣的有效反應；另一方面也可以避免了給一次高電平就重復記數的不良影響。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 21 比較幣值部分 投幣完成后，系統(tǒng) 會自動將 D2內的幣值和四種飲料的價格進行比較，當所投幣不足最低商品的價格時，錢幣不足的提示燈一直會亮著，直到所投錢幣大于等于最低商品的價格，它才會熄滅；當 2 元 ≤投幣 元 時，礦泉水選擇燈亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇礦泉水，還可以直接選擇退幣；當 元 ≤投幣 元 時，汽水和礦泉選擇燈都亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇汽水、礦泉水，還可以直接選擇退幣；當 元 ≤投幣 12元 時，果汁、汽水和礦泉水選擇燈都亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇果汁 、汽水、礦泉，還可以直接選擇退幣；當 投幣≥ 12 元時，咖啡、果汁、汽水和礦泉水選擇都燈亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇咖啡、果汁、汽水、礦泉，也可以直接選擇退幣 [910]；其比較幣值部分的梯形圖如圖 所示。 圖 比較幣值梯形圖 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 22 在梯形圖 中，為了實現(xiàn)數據的實時比較，用了一個特殊內部繼電器 M8000,在程序執(zhí)行過程中， M8000 始終保持閉合， FNC10 CMP 是 16 位數據比較指令，用它來比較余額和商品的價格。 當余額小心最低商品的價格時， M3 得點 使錢幣不足指示燈Y011 長亮； 當余額大于等于某種商品價格時，程序使相應的指示燈亮起來表示可以購買該種商品。為了優(yōu)化程序，我都設計了比較的價格是比商品的價格少 1角 的。因為余額都是五的倍數，少一就可以達到等于或大于商品價格的目的了，還可以用上中間繼電器來輔助顯示可選商品的燈 亮起來。 選擇及飲料供應部分 比較完成后，對應指示燈亮起的飲料都可以選擇，假如四種飲料的指示燈都亮起，則可以選擇四種飲料的其中一個按鈕按下，則可完成購買對應飲料，但一次只能選擇一種商品， 一次也只能購買一樣；在組態(tài)畫面上會出現(xiàn)一個隱含的擋片和飲料圖片，滿足條件，則會對應顯現(xiàn)，實現(xiàn)一個動態(tài)的購買效果。購買完成后，系統(tǒng)會將所投錢幣減去所購買商品的價格，然后再進行比較，回到比較幣值部分。其選擇購買飲料的梯形圖如圖 所示。 圖 選擇購買商品 在梯形圖 ， 一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實現(xiàn)內部貨幣的運算 。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 23 以第二 步