【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電， 該繼電器的常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，電機(jī)通電將該種產(chǎn)品移出機(jī)箱 。同時(shí)錢幣金額減去產(chǎn)品價(jià)格， 并將減去的錢幣數(shù)反饋給投幣器。此外， PLC還控制著自動(dòng)售貨機(jī)的溫度，銅電阻將溫度的測(cè)量值傳給 PLC， PLC 對(duì)得到的信號(hào)進(jìn)行邏輯計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果來(lái)控制溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的。 PLC CPU除了以上功能外，還記錄著每種商品的數(shù)量，當(dāng)某種商品的數(shù)量為零時(shí)，其就將結(jié)果反饋給人機(jī)界面，該產(chǎn)品所對(duì)應(yīng)的紅色 LED 燈亮，禁止對(duì)該商品進(jìn)行交易。 本課題的自動(dòng)售貨機(jī)的組態(tài)監(jiān)控是通過(guò)力控（ force control）編寫(xiě)的。如圖22 所示。 圖 22 自動(dòng)售貨機(jī)組態(tài)結(jié)構(gòu)圖 不同地方的自動(dòng)售貨機(jī)通過(guò)通信設(shè)備與上位機(jī)通信，將自己內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息傳送給組態(tài)軟件，組態(tài)軟件將這些數(shù)據(jù)在組態(tài)界面上顯示出來(lái)。 并實(shí)現(xiàn)在線報(bào)警功能。從而大大減少工作人員的工作人員的工作量，減少勞動(dòng)力投入，增加運(yùn)營(yíng)商效益。 通信方案選擇 要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的組態(tài)監(jiān)控，必須要考慮的就是 通信方式?，F(xiàn)階段的通信方式有兩種方案：基于有線通信方式和基于無(wú)線通信方式。 自動(dòng)售 貨機(jī) 1 自動(dòng)售 貨機(jī) 2 自動(dòng)售 貨機(jī) 3 自動(dòng)售 貨機(jī) 4 組態(tài)監(jiān)控 （上位機(jī)） 7 有線通信方式 此通信方式多是利用以 太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)與上位機(jī)的通信，并在通信終端后臺(tái)編制數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所收集的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理。 在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中，大多數(shù)型號(hào)的自動(dòng)售貨機(jī)都是采用一種網(wǎng)絡(luò)接口芯片PS2021 與以太網(wǎng)進(jìn)行連接。通過(guò)將該芯片與 MCU 相連來(lái)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信的軟件部分 [12]。自動(dòng)售貨機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)管軟件進(jìn)入以太網(wǎng)。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)的形式可以完成對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控界面的訪問(wèn)，從而進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程查詢、遠(yuǎn)程管理。 PS2021 芯片由中心控制單元、 SPI 接口、 UART、 modem 接口模塊、 RS485控制單元、 DS2401 接口等 組成。該芯片內(nèi)具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解釋及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序編譯模塊，可以自動(dòng)編譯網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。通過(guò) 17 條控制指令可以與 MCU 進(jìn)行信息交換。與網(wǎng)關(guān)通信時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)范和解釋工作 ，并且改芯片可與網(wǎng)絡(luò)瀏覽器相連接。系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)完成后，只需要用一臺(tái)裝有 Gateway 網(wǎng)關(guān)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和TCP/IP 協(xié)議的計(jì)算機(jī)，通過(guò) RS232/485 通信協(xié)議連接到自動(dòng)售貨機(jī)上，然后就可以對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就可以 對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，讀取自動(dòng)售貨機(jī)的庫(kù)存數(shù)據(jù)、銷售金額的統(tǒng)計(jì)和商品的銷售信息等。 另外，還有一種有線的通信 方式，就是通過(guò)網(wǎng)關(guān)芯片 EM2021 通過(guò)串行口將自動(dòng)售貨機(jī)直接連接到以太網(wǎng)上，如圖 23 所示。 圖 23 運(yùn)用 EM2021 芯片的有線通信 將需要入網(wǎng)的自動(dòng)售貨機(jī)的 RS232/485 串口與網(wǎng)關(guān)芯片 EM2021 連接，通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī) 自動(dòng)售貨機(jī) RS232 RS232 EM2021A EM2021G 以 太 網(wǎng) PC機(jī) 8 AT 指令對(duì)每臺(tái) EM2021 設(shè)定 IP 地址和子網(wǎng)掩碼以及網(wǎng)關(guān)芯片所在的網(wǎng)關(guān)，例如如圖 23 所示，要將七臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)通過(guò)網(wǎng)關(guān)芯片入網(wǎng)，假定它們的 IP 地址的范圍為 ~，如圖中有七臺(tái)網(wǎng)關(guān) A 至 G，則可以通過(guò) 如下命令格式進(jìn)行設(shè)置： AT+SET： IPA=。這樣七臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)就可以通過(guò) EM2021芯片的網(wǎng)絡(luò)接口聯(lián)入以太網(wǎng)，組成一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)網(wǎng)路。 無(wú)線通信方式 由于無(wú)線技術(shù)的發(fā)展較為迅速，所以這種 通信方式具有較所得方法。 如GSM/GPRS 網(wǎng)路、 Bluetooth、 Infraed 等。 在 利用 GSM/GPRS 無(wú)線網(wǎng)路進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)，一般采用 SMS或者 USSD 的方式。SMS比較常用，只要在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)無(wú)線 Modem 模塊就可以實(shí)現(xiàn)售貨信息的發(fā)送或其他 有關(guān)信息的接受， siemens公司的 MC35 就可以進(jìn)行此種應(yīng)用 [7]。而 USSD 方式的自動(dòng)售貨機(jī)則是一種基于 GSM 移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)路的新型交互會(huì)話數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是繼短信息業(yè)務(wù)之后 GSM 推出的又一項(xiàng)新型增值業(yè)務(wù)。 由于在自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用中，自動(dòng)售貨機(jī)（下位機(jī)）與遠(yuǎn)程終端（上位機(jī)）之間的信息交換量不是很大，同時(shí)由于 GPRS 占用網(wǎng)路資源和擴(kuò)容成本較高，因此 SMS短信方式和 USSD 方式是比較合適的載體。與短信方式相比， USSD 方式具有交互性和實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢(shì)。普通的配有 SIM 卡的手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)菜單功能，并且大多數(shù) GSM 通信手機(jī)均 支持 USSD模式，因此 USSD 更適合進(jìn)行像自動(dòng)售貨機(jī)這種低速率的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 在利用 Bluetooth 和 Infraed 技術(shù)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)的無(wú)線通信時(shí)，具有紅外或藍(lán)牙功能的手機(jī)可以納入到自動(dòng)售貨機(jī)的售貨流程之中 [8]。該系統(tǒng)是基于產(chǎn)生的兩個(gè)數(shù)據(jù)包（請(qǐng)求包、應(yīng)對(duì)包）來(lái)進(jìn)行工作的。請(qǐng)求包是自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)生的并發(fā)送給 上位機(jī)服務(wù)器的，包括交易信息、產(chǎn)品類型、證明信息、銷售金額等信息。應(yīng)答包則是上位機(jī)發(fā)送給自動(dòng)售貨機(jī)的，自動(dòng)售貨機(jī)根據(jù)此信息進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)。其工作過(guò)程如下：上位機(jī)接受到請(qǐng)求包信息時(shí)，先對(duì)請(qǐng)求包進(jìn)行解碼，請(qǐng)求包中的相關(guān)信息首先證明 有沒(méi)有交易存在。如果交易存在，應(yīng)答包就會(huì)產(chǎn)生，并且以短信息的方式發(fā)送到客戶的手機(jī)上，同時(shí)這些數(shù)據(jù)通過(guò)紅外接受 器傳送給自動(dòng)售貨機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)將檢測(cè)這些數(shù)據(jù)是否有效，如果數(shù)據(jù)有效，自動(dòng)售貨機(jī)將提供相應(yīng)的服務(wù)。 設(shè)計(jì)采用的通信方式 設(shè)計(jì)采用有線通信方式， 考慮到自動(dòng)售貨機(jī)的分散性，不可能為每臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī) 配置一臺(tái)計(jì)算機(jī)，所以本設(shè)計(jì)采用 EM2021 芯片來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過(guò)給每臺(tái)自 9 動(dòng)售貨機(jī)配備固定的 IP 地址，用一臺(tái)計(jì)算機(jī)采集所有的自動(dòng)售貨機(jī)的數(shù)據(jù)，以組態(tài)界面的形式在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布傳送到以 太網(wǎng)上去，只要服務(wù)器運(yùn)行，管理人員可以在其它的計(jì)算機(jī)上觀看自動(dòng)售貨機(jī)的數(shù)據(jù)信息。 10 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 的選擇 本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子系列的 PLC，型號(hào)為 S7200。 S7200 具有五種 CPU 模塊：CPU 22 CPU 222 CN、 CPU 224 CN、 CPU 224 XP CN、 CPU 226 CN。 cup 221 沒(méi)有擴(kuò)展功能，適用于小點(diǎn)數(shù)的控制系統(tǒng)。 CPU 222 具有擴(kuò)展功能。CPU 224 是具有較強(qiáng)控制功能的控制器。 CPU 224 XP CN 集成有兩路模擬量輸入（ 10bit,177。 DC 10V），一路模擬量輸出（ 10bit,DC0~10V 或 0~20mA），有兩個(gè) RS485 通信口，高速脈沖輸出頻率提高到100kHz，高速計(jì)數(shù)器頻率提高到 200kHz，有 PID 自整定功能。這種 新型的 CPU 增強(qiáng)了了 S7200 的運(yùn)動(dòng)控制、位置控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集（遠(yuǎn)程終端應(yīng)用）以及通信方面的功能。 CPU 226 適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可以擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量和 35 路模擬量，有兩個(gè) RS485 通信口。五種 CPU 的部分規(guī)范見(jiàn)表 31. 表 31 S7200 CPU 部分規(guī)范 考慮到本課題需要測(cè)量溫度，有兩個(gè)模擬量測(cè)量點(diǎn)，需要兩個(gè)模擬量輸入口，而在上述五種 CPU 中只有 CPU 224 XP CN 的本機(jī)具有 2 入 /1 出的模擬量 I/O 口，所以在本設(shè)計(jì)中采用的 CPU 為 CPU 224 XP CN。 本機(jī)數(shù)字量 I/O 本機(jī)模擬量 I/O 最大可擴(kuò)展數(shù)字量 最大可擴(kuò)展模擬量 RS485 通信口數(shù) CPU 221 222 CN 224 CN 224 XP CN 226 CN 6 /4 8 /6 14/10 14/10 24/16 2/1 78 168 168 248 35 35 10 38 1 1 2 2 1 11 本設(shè)計(jì)需要 12個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，而 CPU 224 XP CN 只有 10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，所以，還需要一個(gè)數(shù)字量擴(kuò)展模塊。 S7200的數(shù)字量擴(kuò)展模塊具有多種模式， EM221系列只具有輸入點(diǎn)， EM222 只具有 輸出點(diǎn)， EM223 既具有輸入點(diǎn)又具有輸出點(diǎn)，并且每種型號(hào)的數(shù)字量擴(kuò)展模塊還具有不同的款式。本設(shè)計(jì)采用數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223 CN 中 8入 /8出的 型號(hào)。這樣既可以滿足系統(tǒng)的需求又可以為系統(tǒng)提高部分備用控制點(diǎn) [10]。 PLC I/O 口與擴(kuò)展 I/O 口的地址分配如下： CPU 224 XP CN EM223 CN AIW0 AQW0 AIW2 硬件電路設(shè)計(jì) 溫度控制電路設(shè)計(jì) 溫度控制電路由銅電阻、溫度變送器、小型壓縮機(jī)、加熱器組成。 銅電阻采用 Cu50 來(lái)測(cè)量溫度， Cu50 的測(cè)量誤差為 177。(+10 3t)℃。 銅電阻的測(cè)溫范圍為： 50~150℃， 自動(dòng)售貨機(jī)的工作溫度一般為 20~+40℃。 因此，本系統(tǒng)采用的 Cu50 測(cè)溫的最大的誤差為： +10 3 40=℃。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)對(duì)于溫度的要求不是很高，所以用銅電阻來(lái)測(cè)溫完全能夠滿足測(cè)量 精度。 本課題采用兩個(gè)銅電阻來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量，一個(gè)用來(lái)測(cè)量外界的溫度，一個(gè)來(lái)測(cè)量自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部的溫度。 當(dāng)外界 溫度 大于設(shè)定溫度值時(shí)，則表示 出售商品需要制冷，則打開(kāi)制冷機(jī)的電源，關(guān)閉加熱器的電源；當(dāng)外界的溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，則表示出售的商品需要加熱，此時(shí)打開(kāi)加熱器的電源，關(guān)閉制冷機(jī)的電源。當(dāng)打開(kāi)制冷機(jī)的電源關(guān)閉加熱器的電源時(shí)，則根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部的溫度來(lái)決定制冷 機(jī) 的啟動(dòng)與否，當(dāng)自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部的溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，則 開(kāi)啟制冷機(jī)，反之則關(guān)閉。同理，當(dāng)關(guān)閉制冷劑的電源開(kāi)啟加熱器的電源時(shí)，也是根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部的溫度來(lái)決 定加熱機(jī)的開(kāi)啟與否，當(dāng)自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部的溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，則開(kāi)啟加熱器，反之則關(guān)閉。因此通過(guò)兩個(gè)銅電阻的配合測(cè)量，就可以是售貨機(jī)的售貨商品（尤其是飲料類商品）保持一個(gè)適宜的溫度， 12 滿足顧客的