【文章內(nèi)容簡介】 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(wù)，況且三菱PLC系列中的FX2N具有豐富的內(nèi)部資源，且能擴展無窮多個點，方便工程人員維護(hù)。 第4章 自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) PLC的基本工作原理在對用PLC進(jìn)行程序設(shè)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(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。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(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。 PLC I/O地址的分配設(shè)計一個PLC程序，首先就是要對輸入/輸出單元進(jìn)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(chǎn)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(jìn)行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對象，已實現(xiàn)控制目的。本設(shè)計的PLC I/。 I/O地址分配表序號定義點符號功能1X000SB1啟動按鈕2X001SB2停止按鈕序號定義點符號功能3X002SB3投幣5角按鈕4X003SB4投幣1元按鈕5X004SB5投幣5元按鈕6X005SB6投幣10元按鈕7X006SB7投幣20元按鈕8X007SB8復(fù)位按鈕9X011SB9選擇礦泉水按鈕10X012SB10選擇汽水按鈕11X013SB11選擇果汁按鈕12X014SB12選擇咖啡按鈕13X015SB13退幣選擇按鈕14Y000XB1礦泉水選擇燈15Y001XB2汽水選擇燈16Y002XB3果汁選擇燈17Y003XB4咖啡選擇燈18Y004YH1 售出礦泉水19Y005YH2售出汽水20Y006YH3售出果汁21Y007YH4售出咖啡22Y010 XB6出幣提示燈23Y011XB7錢幣不足顯示燈本設(shè)計自動售貨機主要銷售四種不同的飲料，有2元礦泉水，，12元咖啡。只有當(dāng)顧客投入的錢幣大于或等于最下商品的價格時，對應(yīng)的指示燈才會亮起，才能購買對應(yīng)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。 整個自動售貨機程序分為幾個小的模塊，有啟動停止的設(shè)計、有投幣累加的設(shè)計、有比較幣值的設(shè)計、有選擇及飲料供應(yīng)的設(shè)計、有退幣及復(fù)位的設(shè)計；本設(shè)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]。 程序設(shè)計流程圖。 接上圖 自動售貨機控制程序 投幣累加部分在顧客購買商品時，首先要投入對應(yīng)的錢幣，才能購買相應(yīng)的商品，這就需要有對顧客所投錢幣進(jìn)行疊加計算的系統(tǒng)程序。由于本次設(shè)計，不涉及對硬件的設(shè)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。 錢幣累加控制梯形圖，進(jìn)行不同的記錄，并把總數(shù)目都寄存到寄存器D2中。為了避免小數(shù)點的影響，我是把貨幣的數(shù)據(jù)化成整數(shù)進(jìn)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(shè)置為開關(guān)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(yīng)；另一方面也可以避免了給一次高電平就重復(fù)記數(shù)的不良影響。 比較幣值部分 投幣完成后，系統(tǒng)會自動將D2內(nèi)的幣值和四種飲料的價格進(jìn)行比較，當(dāng)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(dāng)2元≤投幣，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；≤投幣，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；≤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(dāng)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]；。 比較幣值梯形圖，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比較，用了一個特殊內(nèi)部繼電器M8000,在程序執(zhí)行過程中，M8000始終保持閉合，F(xiàn)NC10 CMP是16位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品的價格。當(dāng)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(dāng)余額大于等于某種商品價格時，程序使相應(yīng)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(shè)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(shù)，少一就可以達(dá)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(yīng)部分比較完成后，對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)行比較，回到比較幣值部分。 選擇購買商品 ，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運算。以第二步為例，按下選擇汽水相應(yīng)鍵，X012施加一個脈沖的信號（只能接受一次的脈沖信號），X011，X013，X014的常閉可以保證了汽水的選購時，就不能同時執(zhí)行其他商品的選購運作。當(dāng)X012接收到一個脈沖信號時，在這個工作周期內(nèi)，系統(tǒng)就會只對汽水進(jìn)行出貨的操作，同時也會對余額進(jìn)行扣除汽水價格的處理。這樣就完成了一次購買的執(zhí)行，系統(tǒng)又跑回了比較的過程中去了。 退幣及復(fù)位部分本設(shè)計可以在投幣后直接選擇退幣，也可以在購買商品后有余額再選擇退幣。上面已經(jīng)提到系統(tǒng)會將顧客所投錢幣累加存放在D2中，然后通過繼電器M8000接通電源，再通過一個比較指令進(jìn)行對比，由于所投錢幣都是5的倍數(shù)，所以為了顯現(xiàn)所投錢幣大于等于5角，選擇讓D2中存放的錢幣與4進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為D2大于等于5時，會是M13接通，在無選擇購買商品的情況下，退幣指示燈會長亮，提示可以選擇退幣。這時按下退幣按鈕X015，系統(tǒng)就會開始計算然后退幣，為了顧客的方便，我還在其中設(shè)置了60秒無任何操作，自動退幣的功能。在設(shè)計中，復(fù)位按鈕只針對于管理員，是為了將寄存器中的數(shù)據(jù)做清理而設(shè)置的。 退幣及復(fù)位選擇 自動售貨機PLC控制程序的仿真調(diào)試在設(shè)計自動售貨機程序的過程中，難免會投遺漏或者錯誤產(chǎn)生，所以在設(shè)計完程序后，我們需要在仿真PLC上進(jìn)行程序的仿真，查看是否能達(dá)到預(yù)期的效果[1112]。而對所設(shè)計的程序進(jìn)行仿真可按如下步驟進(jìn)行。 仿真步驟（1）如仿真步驟（1）圖所示，首先我們要打開自己所設(shè)計的梯形圖，然后在“工具欄”菜單下選擇“梯形圖邏輯測試啟動”單擊即可進(jìn)入仿真。 仿真步驟（2）如仿真步驟（2）圖所示，單擊“梯形圖邏輯測試啟動”后，程序開始進(jìn)入寫入狀態(tài)，這時要耐心等待PLC寫入，如果中途停止就等于退出了仿真。 仿真步驟（3）如仿真步驟（3）圖所示，PLC寫入完畢后，選擇“在線”→“調(diào)試” →軟元件測試；把要求按下的按鈕改成強制“ON”,需要關(guān)閉就選擇強制“OFF”。如此操作可以更改軟元件的高低電平，達(dá)到在線測試的效果。 仿真步驟（4）如仿真步驟（4）圖所示，選擇X000后，點擊強制“ON”就可以給程序通電。只有程序接通了電源，才能開始投幣，選擇商品之類的操作。按照此方式可以選擇投幣按鈕，進(jìn)行不斷投幣，所投錢幣會通過加法指令，累加存放在寄存器D2中，方便下一環(huán)節(jié)的幣值比較。測試時可以查找自己程序設(shè)計時的錯誤和不足，當(dāng)測試完畢后，再選擇工具欄中的梯形圖邏輯測試啟動，就可以結(jié)束仿真。 仿真步驟（5）如仿真步驟（5）圖所示，程序已經(jīng)退出了仿真模式。 仿真步驟（6）如仿真步驟（6）圖所示，仿真結(jié)束之后，程序默認(rèn)為讀出模式，需要在編輯欄中選擇寫入模式后，才能對程序的不足進(jìn)行修改。 仿真步驟（7）如仿真步驟（7）圖所示，修改完程序后，需要在變換菜單欄下選擇“變換編輯中的全部程序”，然后單擊，之后才能保存之前的修改。在程序的仿真調(diào)試中，不免會有許多的不足，我們需要細(xì)心的查找，便進(jìn)一步優(yōu)化自己的程序，這同時也需要自己對三菱PLC有一定的編程基礎(chǔ)。我在仿真調(diào)試中也遇到了許多的問題，程序不會按要求運行，就不得不反復(fù)查找、修改；這里就以我在錢幣累加部分出現(xiàn)過錯誤為例，說明仿真調(diào)試的重要性和作用。我起初編寫的程序是：但發(fā)現(xiàn)給一個高電平信號，累加器重復(fù)累加好幾次，存到D2中。經(jīng)過獨立思考與修改，是自己指令使用不當(dāng)，在給一個高電平，只讓加法器動作一次，必須給一個上升沿動作，所以修改后就得到下面的指令：仿真調(diào)試能幫助我查找程序的錯誤，也便于我們及時的修改，避免我們在聯(lián)機仿真的過程中出現(xiàn)錯誤，卻難以修改。 本章小結(jié) 本章簡單的介紹了PLC的工作原理，首先是對所設(shè)計的梯形圖進(jìn)行了I/O地址的分配，其次就是針對所設(shè)計的梯形圖進(jìn)行了各功能的分析，最后對所設(shè)計的梯形圖做了仿真調(diào)試的介紹，并對設(shè)計過程中遇到的一個錯誤做了舉例，說明仿真在程序設(shè)計的過程中起到很大的作用。第5章 自動售貨機上位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及聯(lián)機調(diào)試 上位監(jiān)控組態(tài)畫面制作自動售貨機的監(jiān)控畫面是為了更逼真的對所設(shè)計的程序進(jìn)行仿真，利用組態(tài)王和三菱聯(lián)機調(diào)試簡單的優(yōu)點，在組態(tài)王上制作一個