【導讀】為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。

　　

【正文】 的控制指令并完成相應的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內部各大部件之間的內在關系。 我主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對 PLC 在其中的程序進行設 計。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。清楚了仿真實驗的整體設計思路，下面就可以開始著手設計了。 程序設計部分 這部分內容是整個系統(tǒng)設計的主體部分。所要完成的任務是仿真系統(tǒng)的程序設計，即在上述功能分析的基礎上，有針對性地進行設計。 程序設計說明 自動售貨機的程序編制則是利用西門子 PLC 專用編程軟件 STEP 7 完成的。 在設計的過程中，就像上面所敘述的那樣，并非孤立地分別進行每個步驟的設計工作，而是互相配合的。因此在以下的詳細設計過程中，并沒有將自動售貨機的 PLC 設計整 體分開來寫，而是相互交替，同時盡量清晰地敘述，在相應的設計部分中注明具體的解說。 PLC 程序設計 可以把自動售貨機運行時的一次交易過程分為幾個程序塊：投幣過程；價格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。 （ 1）自動售貨機控制要求 ① 該自動售貨機可以同時投入 5 角或 1 元硬幣，自動銷售汽水、果汁和咖啡。 ② 當投入的硬幣總值等于或超過 元時，汽水按鈕指示燈亮；當投入的硬幣總值等于或超過 3 元時，汽水按鈕和果汁按鈕同時亮；當投入的硬幣總值等于或超過 5 元時，汽水按鈕、果汁按鈕和咖啡按鈕同時。 ③ 當汽水按 鈕燈亮時，按汽水按鈕，則汽水排出 10s 后自動停止，同時汽水按鈕指示燈閃爍10s。 ④ 當果汁按鈕燈亮時，按果汁按鈕，則果汁排出 10s 后自動停止，同時果汁按鈕指示燈閃爍10s。 ⑤ 當咖啡按鈕燈亮時，按咖啡按鈕，則咖啡排出 10s 后自動停止，同時咖啡按鈕指示燈閃爍 21 10s。 ⑥ 若投入的硬幣總值超過所購商品的價格（汽水 元，果汁 3 元，咖啡 5 元） ， 則找錢指示燈亮 ,同時進行找錢動作。 圖 6 自動售貨機示意圖 （ 2） I/O 地址定義表 此控制系統(tǒng)可采用自動工作方式，輸入信號為汽水按鈕、果汁按鈕、咖啡按鈕， 5 角 硬幣投入識別口、 1 元硬幣投入識別口記、數(shù)手動復位按鈕；輸出信號為汽水排出電磁閥、果汁排出電磁閥、咖啡排出電磁閥、找錢電磁閥及相應指示燈，共 6 個輸入點， 8 個輸出點，均為開關量。 I/O 地址定義如表 7 所示。 圖 7 自動售貨機控制系統(tǒng) I/O地址定義表 22 （ 3） 投幣過程 在投幣的過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應的幣值，余額也增加同樣幣值。先建立地址分配表，再編寫程序。變量表如圖 8 所示。對應的梯形圖程序如圖 9 所示。 圖 8 投幣過程地址分配表 圖 9 投幣過程梯形圖 在圖 9 中，當投入 5 角硬幣時 ，相當于讓 SQ1 閉合。每投入一個 5 角硬幣， SQ1 就閉合一次，產生一次上升沿指令。每出現(xiàn)一個上升沿指令，加計數(shù)輸入端 CU 的計數(shù)器就自動加“ 1”，累加值保存在 MW2。再經(jīng)過乘法指令 MUL，把累加值 MW2 乘以 5，結果保存在 MW4。就是每投入一個5 角硬幣， MW4 的值就會加 5。投入 1 元原理同上。 23 （ 4） 價格比較過程 價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要 投幣數(shù)總額 大于或等于某種商品的價格時，就需要輸出一個信號提示可以購買。這里只要選擇 LED 指示燈來代表此信號。所建立的變量表如圖 10 所示。 圖 10 價格比較過程地 址分配表 根據(jù)地址分配表和控制要求編寫的程序如圖 11 所示。 圖 11 價格比較過程梯形圖 在圖 11 的梯形圖中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比較，用了一個加法運算指令 ADD,用來計算投幣數(shù)的總額，結果保存在 MW10。在程序執(zhí)行過程中，用了 3 個比較指令 CMP，用它來比較投幣數(shù)總額MW10 和商品的價格。當投幣數(shù)總額 MW10 大于或等于 某種商品 的價格時，程序使相應的 LED 指 24 示燈發(fā)亮表示可以購買該種商品。如 圖 12 所示。 圖 12 可購買 LED指示燈梯形圖 25 （ 5） 選擇商品過程 當投入的幣值可以購買某種 商品時，按下相應的 “ 選擇 ” 按紐會使 相應商品的電磁閥通電 10s后停止。同時相應按鈕的指示燈閃爍 10s，其他指示燈熄滅不亮。 建立的地址分配表如圖 13 所示。 圖 13 選擇商品過程的地址分配表 根據(jù)地址分配表和控制要求， 對應的梯形圖程序如圖 14 所示 。 26 圖 14 選擇商品過程的梯形圖 27 在圖 14 的梯形圖中，一是要使 相應 商品的電磁閥通電 10s； 二是要實現(xiàn) 相應按鈕的指示燈閃爍10s；三是使其他指示燈熄滅不亮 。以購買汽水為例，按下選擇汽水的按鈕 SB1，相當于給通電延時定時器 T0一個啟動 信號，使汽水排出電磁閥通電 10s。當 T0通電時，在其他指示燈的 T0常閉開關斷開，使其他指示燈熄滅不亮。與此同時，控制汽水指示燈的 T0常開開關閉合，使控制汽水指示燈閃爍的 2 個延時定時器通電，汽水指示燈開始閃爍。汽水排出電磁閥和汽水指示燈閃爍均在選擇 商品 10s 停止。而控制它們停止的 T0 是一個通電延時定時器 S_PEXT， S_PEXT 在一次交易過程中只接受一次啟動信號，當 S_PEXT 接受到啟動信號開始執(zhí)行倒計時， T0 常閉開關斷開，阻止在定時結束之前 SB1 又一次的啟動信號。購買果汁、購買咖啡的 原理同上。 （ 6） 退幣過 程 在退幣過程中，最主要的是檢測是否需要退幣的運算過程，當選擇了購買的 商品后，馬上檢測投入的硬幣總值是否超過所購商品的價格（汽水 元，果汁 3 元，咖啡 5 元），是則找錢指示燈亮 ,同時進行找錢動作 。否則 找錢指示燈不亮 ,不進行找錢動作。當 退幣過程結束后，還要使某些用到的寄存器重新賦零。所建立的地址分配表如圖 15 所示。 對應的梯形圖程序如圖 16 所示。 圖 15 選擇商品過程的地址分配表 28 圖 16 選擇商品過程梯形圖 整個退幣過程在按下選擇的商品按鈕時執(zhí)行，同樣也用到一個算術指令，馬上算出扣除商品 價格后的硬幣余額，結果保存在 MW12，進而執(zhí)行下面的指令。 CMP 是比較指令，將硬幣余額 MW12 29 與 0 比較，硬幣余額大于 0，則表示購買后有余額，找錢指示燈通電亮起，找錢電磁閥通電進行找錢動作。 當整個交易結束后（商品排出電磁閥通電 10s 后），程序進行初始化，給 MW2（ C0）、 MWMW6（ C1）、 MW MW10 和 MW12 賦零， MW2（ C0）、 MW MW6（ C1）、 MW MW10 和MW12 是程序的中間量，為的只是程序在使用過程中能穩(wěn)定執(zhí)行，避免出現(xiàn)錯誤， 防止下一次交易時出錯。 整個交易過程考慮到 PLC 的主 要特點是執(zhí)行過程穩(wěn)定可靠，但執(zhí)行速度較慢。在計算時盡量將數(shù)值作為整數(shù)計算，因為是在計算機上模擬，可以把一部分功能交由計算機來實現(xiàn)，這里把 5 角當作 1 元當作 這樣可以避免把這些數(shù)據(jù)當作有小數(shù)點的實數(shù)計算。 完成了以上 6 個過程，自動售貨機的 PLC 控制程序基本完成，程序可以控制售貨機實現(xiàn)各種要求的功能。 下載和調試程序 為了調試前面所完成的自動售貨機的 PLC設計項目，必須將程序和模塊信息下載到 PLC的 CPU模塊。要實現(xiàn)編程設備與 PLC之間的數(shù)據(jù)傳送，首先應正確安裝 PLC硬件模塊，然后用編程電纜（如 USBMPI電纜、 PROFIBUS總線電纜）將 PLC與 PG/PC連接起來，并打開電源開關。 下載程序及模塊信息 在 STEP 7 的應用程序組件中，下載功能都可以通過單擊下載按鈕或菜單命令 【 PLC】→【 Download】實現(xiàn) ， 具體步驟如下： ① 啟動 SIMATIC Manager，并打開自動售貨機項目。 ② 單擊仿真工具按鈕 ，啟動 S7PLCSIM 仿真程序。 ③ 將 CPU 工作模式開關切換到 STOP 模式。 ④ 在項目窗口內選中要下載的工作站。 ⑤ 執(zhí)行菜單命令【 PLC】→【 Download】，或單 擊鼠標右鍵執(zhí)行快捷菜單命令【 PLC】→【 Download】將整個 S7300 站下載到 PLC。 用 S7PLCSIM 調試程序 調試程序可以在在線狀態(tài)下進行，也可以在仿真環(huán)境下進行。具體步驟如下： ① 雙擊自動售貨機項目下的 OB1，在程序編輯器中打開組織塊 OB1。然后單擊監(jiān)視按鈕，激活監(jiān)視狀態(tài)。 ② 將 CPU 模式開關轉換到 RUN 模式，開始運行程序。 30 4 結束語 經(jīng)過幾個月的學習、研究以及經(jīng)過楊老師的指導，終于按時完成了畢業(yè)設計。設計主要研究的是自動售貨機中有關于 PLC 的部分。自動售貨機是 由于勞動密集 型的產業(yè)構造向技術密集型社會轉變的產物 。 自動售貨機可以充分補充人力資源的不足 ， 適應消費環(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 。所以說，自動售貨機是今后小商品和飲料銷售方式的一個很好的發(fā)展趨勢，它的出現(xiàn)將極大的方便人們購買所需要的小商品。 參考文獻 [1] 胡健 .西門子 S7300 PLC 應用教程 .北京：機械工業(yè)出版社 [2] 程周 .可編程序控制器原理與應用 .北京：高等教育出版社 [3] 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術 .北京：北京航空航天大學出版社 [4] 周美蘭，周封，忘岳宇 .PLC電氣控制與組態(tài)設計 .北京：科學出版社 [5] 吳建強 ， 姜三勇 .可編程控制器原理及應用 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 [6] 吳中俊，黃永紅 .可編程序控制器原理及應用 .北京：機械工業(yè)出版社 [7] 張萬忠，劉明芹 .電器與 PLC控制技術 .北京：化學工業(yè)出版社 [8] 王兆義 .可編程序控制器教程 .北京：機械工業(yè)出版社 致謝 在此答辯之際，我首先要感謝 趙海燕趙老 師。因為無論從論文選題，到編寫過程， 直到完成，趙 老師無不 傾注著心血和辛勞。就是再忙， 趙 老師也經(jīng)常關心我們寫論文的進度，并給予悉心教導。這點讓我們深受感動。從與 趙 老師的探討中， 趙 老師認真的求學精神、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的專業(yè)學識、敏銳的學術眼光、深邃的學術思想、勤勉塌實的治學作風、誨人不倦的精神無不讓人感動。我在這里說一聲： 趙 老師，辛苦了！ 同時，我還要感謝各位老師和同班同學，他們都在我做設計的時候無私的幫助過我，給我提出很多很好的建議，讓我獲易匪淺。 大學生活轉眼即逝。在這學習期間， 蘇州 職業(yè) 大學 的老師們無私耕耘、孜孜教誨，讓我們學到了很多書里 和書外的知識。為我們即將進入社會打下了良好的基礎。在這里我向所有老師們表示深深得謝意和崇高的敬意。你們辛苦了！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。 31 附錄 自動售貨機完整的地址分配表： 自動售貨機完整的 PLC 梯形圖程序： 32 33 34 35 36 37