【導(dǎo)讀】的控制面板；以三菱FX2N-32MR型PLC為主控制器，基于FXGP/WIN-C編程軟件，購買程序和退幣程序。該設(shè)計提高了自動售貨機(jī)的可靠性和執(zhí)行效率，且系統(tǒng)維護(hù)容易，維修簡單，有一定的市場推廣價值。

　　

【正文】 （ 16I/16O）的 PLC，現(xiàn)選用三菱公司的 FX2N32MR 型 PLC，這種類型的 PLC能夠滿足功能的設(shè)計需 要，又在經(jīng)濟(jì)上得到了節(jié)省，完全符合設(shè)計需求。 表 41 三菱 FX2N系列 PLC 型號 輸入點數(shù) 輸出點數(shù) 擴(kuò)展模塊點數(shù) 繼 電 器輸入 可挖硅輸出 晶體管輸出 FX2N—16MR001 FX2N—16MS FX2N—16MT 8 8 24—32 FX2N—32MR001 FX2N—32MS FX2N—32MT 16 16 24—32 FX2N—48MR001 FX2N—48MS FX2N—48MT 24 24 48—64 FX2N—64MR001 FX2N—64MS FX2N—64MT 32 32 48—64 FX2N—80MR001 FX2N—80MS FX2N—80MT 40 40 48—64 FX2N—128MR001 FX2N—128MT 64 64 48—64 . I/O地址設(shè)計 一般講，配置好的 P LC其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)），故 I/O的分配實際上是把 PLC的入、出點號分給實際的 I/O電路，編河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 23 程時按點號建立邏輯或控制關(guān)系，接線時按點號 “對號入坐 ”進(jìn)行接線。 其 PLC 的 I/O 分配表如表 42 所示 : 表 42I/O 接線表 輸入 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 輸出 開始按鈕 SB0 X000 可樂指示燈 HL2 Y010 元 SB1 X001 綠茶指示燈 HL3 Y011 1 元 SB2 X002 奶茶指示燈 HL4 Y012 5 元 SB3 X003 找錢指示燈 HL5 Y016 可樂按鈕 SB4 X004 可樂輸出 YV1 Y013 綠茶按鈕 SB5 X005 綠茶輸出 YV2 Y014 奶茶按鈕 SB6 X006 奶茶輸出 YV3 Y015 退幣按鈕 SB7 X007 元退幣口 YV4 Y020 1 元退幣口 YV5 Y021 5 元退幣口 YV6 Y022 按下開始按鈕，通過系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)初始化。顧客按下所選擇的商品按鈕，看是否有貨，若沒有，則會報警提示，否則投入錢幣，然后辨別真?zhèn)?，如有假幣則推出偽幣，若無假幣，通過錢幣累加并顯示，并與商品價格比較，若滿足看是否有余，若有送出商品同時找零并退幣。 PLC控制的自動售貨機(jī)的程序流程圖如圖 44所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 24 開 始系 統(tǒng) 初 始 化顧 客 按 下 所 選 擇 的 商 品 按 鈕投 入 錢 幣錢 幣 累 加 并 顯 示找 零 、 退 幣 、 送 出 商 品系 統(tǒng) 自檢 ？有 貨 嗎 ？辨 別 真 偽滿 足 商 品 價格 ？是 否 有余 額 ？報 警報 警 并 退 出 偽 幣送 出 商 品NYNYNYYNYN 圖 44 自動售貨機(jī)程序流程圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 25 PLC與現(xiàn)場器件的連接 本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng)， PLC 選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關(guān)的功能 。 根據(jù)控制要求， I/O 點數(shù)在 32個左右，選擇性能價格比較適宜的三菱 FX2n32MR，其中其輸入點為 16點，輸出點為 16 點，該 PLC 為繼電器輸出型。 了解各個控制對象的驅(qū)動要求，分析對象的控制要求，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計中輸入有開始按鈕、錢幣的投入按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕；輸出 有指示燈顯示輸出、飲料輸出、退幣輸出。這些功能都能夠通過 PLC 進(jìn)行得到很好的控制；電機(jī)提供動力進(jìn)行對飲料的輸出。 根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出 PLC 控制電路接線圖，如圖 21 所示： 圖 43 PLC 外部 I/O 接線圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 26 該 PLC 自動售貨機(jī) I/O 接線圖中， PLC 元件 X004， X005， X006， X007 是選擇控制按鈕，選擇可樂，綠茶，奶茶。線圈 Y010， Y011， Y012， Y016，是作為指示燈的輸出線圈。當(dāng)你投幣，選擇可樂、綠茶，或奶 茶時的指示引導(dǎo)購物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。 比較指令和運(yùn)算指令 比較指令在 PLC 控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將 [S1]、 [S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù) [D]中，如下圖 44 所示，當(dāng) X000 為OFF 時，不執(zhí)行 CMP 指令， M10， M11， M12 保持不變；當(dāng) X000 為 ON 時，執(zhí)行 CMP指令， [S1]、 [S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即 C10 計數(shù)器值與 K10（數(shù)值 K10）比較。如果 C10 當(dāng)前值小于 10，則 M10=1；如果 C10 當(dāng)前值大于 10，則 M12=1；如果 C10當(dāng)前值等于 10，則 M11=1。 圖 44 CMP 指令使用說明 運(yùn)算指令有加法運(yùn)算和減法運(yùn)算，運(yùn)用運(yùn)算指令是用來計算錢幣的總值和剩余的錢幣。 加法運(yùn)算：加法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖 45 所示。 當(dāng) X000 為 1 時，（ D0） +（ D5） =（ D6），運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 27 圖 45 加法運(yùn)算使用說明圖 減法運(yùn)算：減法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖 46 所示。 當(dāng) X000 為 1 時，（ D10） +（ D12） =（ D14），運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 圖 46 減法運(yùn)算使用說明圖 投幣程序 X00 X00 X003 為投幣識別，每識別一次，即 X00 X002 或 X003 接通一次，往寄存器 D10 中累加按鍵代表的相應(yīng)金額，但是在報警和退幣的時候不可投幣，此時繼電器 M206 和 M208 會分別斷開，此時投幣無效，只有在退幣過程結(jié)束 4s 后，再投幣才有效，若在 4s 內(nèi)投幣則直接退幣。 M204 在系統(tǒng)上電按下啟動鍵 X000 后接通后， M205 接通時方可開始下一次操作。其具體梯形圖如圖 47所示： 圖 47 投 幣梯形圖 價格比較程序 寄存在 D10 中的貨幣金額和商品的單價相比較，如第一句中如果（ D10） 45，則 M6=1；（ D10） =45，則 M7=1；（ D10） 45，則 M8=1。以此類推，其價格比較梯形圖如下圖 48 所示： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 28 圖 48 價格比較梯形圖 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序 根據(jù)選擇的飲料價格不同，投入的錢幣多少，則飲料的指示燈亮的情況也不一樣，指示燈分別有 Y010， Y011 和 Y012 分別表示三種飲料的指示燈，具體表現(xiàn)將會在后面具體實例中體現(xiàn)，指示燈的編程梯形圖如下圖 49 所 示： 圖 49 指示燈顯示梯形圖 選擇商品和送出部分程序 選擇商品的輸出，當(dāng)投入的錢幣達(dá)到規(guī)定的價格時，相對應(yīng)商品的指示燈就會亮，當(dāng)按下所對應(yīng)的按鈕，則對應(yīng)的商品就會輸出。例如當(dāng)錢幣足夠時，選擇可樂按鈕即 X004，其中 X005 和 X006 的常閉觸點起到互鎖的作用，這樣的目的就是保證不能同時選擇兩種飲料，其具體的部分梯形圖如下圖 410 所示： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 29 圖 410 選擇商品輸出程序圖 找錢退幣程序 自動售貨機(jī)的退幣鍵為 X007，當(dāng)接通自動售貨機(jī) X007 按鈕后，線路構(gòu)成閉合，退幣指示燈 Y016 亮，以表示系統(tǒng)退幣正在進(jìn)行中，這種顯示結(jié)果能夠表明系統(tǒng)執(zhí)行的完善性。其中常開開關(guān) M34 作為自鎖作用，目的是在退幣按鈕選擇以后，能夠使時間繼電器繼續(xù)執(zhí)行其要求的功能，即亮的時間由 T6 設(shè)置，這里設(shè)置 T6=40，就是亮 4s。其找錢程序如圖 411 所示： 圖 411 找錢程序梯形圖 自動售貨機(jī)退幣時，其系統(tǒng)根據(jù)用戶所剩余額進(jìn)行比較，當(dāng)余額大于或者等于 5 元時，先退幣面值為 5 元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于 1 元的余額退 1元的貨幣，最后再退回 元的用戶余額退回給用戶。 其控制的過程就是先進(jìn)行錢幣的比較，如果 剩余錢幣滿足大于五元， Y022 就會有結(jié)果，并且在總的剩余幣值里面減去 5 元；如果剩余錢幣不夠 5 元，而大于一元，其結(jié)果就是 Y021 會顯示動作，并且從總的錢幣值中減去所統(tǒng)計的一元的面值；有 5 角的，其 Y020 就會顯示動作，并減去 5 角的面值。在梯形圖中，常開開關(guān) Y0 Y02 Y022 所起的作用是自鎖作用，這樣能夠較為準(zhǔn)確的控制錢幣的輸出。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機(jī)控制方案設(shè)計 30 其退幣程序如圖 412 所示： 圖 412 退幣程序梯形圖 梯形圖和指令表 本設(shè)計的總梯形圖和指令表見附錄。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 仿真 31 第 5 章 仿真 GX7CH 軟件的簡介 GX7CH 是一種模擬調(diào)試 PLC 梯形圖的一種軟件，它的出現(xiàn)給現(xiàn)代電子行業(yè)帶來了巨大的進(jìn)步，它可以編寫程序，調(diào)試程序，還可以顯示效果，利用這些功能可以仿真自己所設(shè)計的梯形圖，看看是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果，可以反復(fù)的修改、調(diào)試、運(yùn)行，一直達(dá)到自己所要實現(xiàn)的目的，這樣可以在設(shè)計中節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)利用率，總之在模擬電路中起到了良好的運(yùn)用。 它具體的操作效果及步驟將會在下面設(shè)計中體現(xiàn)，具體一些顯示圖框如圖 51和 52 及所示。 圖 51 GX7CH 操作圖 寫入梯形 圖程序，選擇 FX2N 系列，然后運(yùn)行。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 仿真 32 圖 52 GX7CH 輸出顯示圖 上圖為其輸出顯示圖的頁面 具體事例的分析 例如向自動給售貨機(jī)里面投入一個 1 元和 5 元的錢幣，則 Y0 Y011 和 Y012都會顯示亮，當(dāng)按下奶茶按鈕之后，則奶茶輸出，即 Y015 顯示亮，買過之后退出錢幣，找錢幣燈亮，然后會退出錢幣，即 Y020 和 Y021 顯示亮，梯形圖的動作情況及輸出結(jié)果的顯示如下圖所示： 圖 53 投入 1 元后的調(diào)試梯形圖 投入一元后， X002 亮 . 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 仿真 33 圖 54 投入 5 元后的程序調(diào)試梯形圖 投入 5 元后 X003 亮 . 圖 55 顯示燈亮的梯形圖 可樂指示燈 Y010 燈亮，綠茶指示燈 Y011，燈亮奶茶指示燈 Y012 燈亮。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 仿真 34 圖 56 燈亮軟元件顯示圖 可樂指示燈 Y010 燈亮，綠茶指示燈 Y011，燈亮奶茶指示燈 Y012 燈亮，在軟件中的顯示 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 仿真 35 圖 57 Y 軟元件測試圖