【正文】 光陰似箭，四年大學(xué)時(shí)光匆匆而過(guò)，在這四年的時(shí)光里，我得到了老 師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長(zhǎng)途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠(chéng)摯謝意。在 制作 組態(tài) 界面 時(shí) ，使用了亞控 公司 開(kāi)發(fā)的 組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件 對(duì) PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 對(duì)售貨過(guò)程全面的仿真， 使自動(dòng)售貨機(jī)的售貨過(guò)程直觀的展現(xiàn)出來(lái) 。 本設(shè)計(jì) 采用歐姆龍 PLC 專(zhuān)用的編程軟件 CXPROGRAMMER。 消費(fèi)者按住想要的飲料按鈕后，出貨口的紙杯就會(huì)慢慢的填滿， 如果售貨機(jī)內(nèi)還有剩余金額，消費(fèi)者不想購(gòu)買(mǎi)任何飲品，此時(shí)消費(fèi)者可 以單擊 “退幣 ”按鈕 ， 退幣指示燈熄滅，完成一次購(gòu)買(mǎi)過(guò)程。自動(dòng)售貨機(jī)界面主要由兩部分構(gòu)成，一是自動(dòng)售貨機(jī)組態(tài)虛擬界面，二是自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控界面。 售貨機(jī)界面 售貨機(jī)界面模擬出了售貨機(jī)的外形，其中包括顯示售貨機(jī)內(nèi)剩余飲料的標(biāo)尺、盛裝飲料的容 器、售貨機(jī)。本系統(tǒng)的命令語(yǔ)言的編程方法如圖 48 和圖 49 所示。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合形象地稱(chēng)為 “數(shù)據(jù)詞典 ”，數(shù) 據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息 [16]變量數(shù)據(jù)庫(kù)如圖 47 所示。 圖 45 通信參數(shù) 在彈出的對(duì)話框里填寫(xiě)通信故障恢復(fù)的相關(guān)參數(shù)，單擊“下一步”如圖46 圖 46 信息總結(jié) 彈出的窗口顯示了設(shè)備安裝的相關(guān)信息，單擊“完成”，設(shè)備就與 PLC 完成了連接。 圖 41 選擇安裝設(shè)備 單擊“下一步”按鈕，則彈出“設(shè)備安裝向?qū)А睂?duì)話框如圖 42 所示。 打開(kāi)組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 后，在瀏覽器中單擊“設(shè)備”下的 COM1 或 COM2則彈出設(shè)備配置向?qū)?duì)話框。 TCP/IP 是網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ，被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備之間及測(cè)控設(shè)備與操作站之間的通信。從機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視主機(jī)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)出現(xiàn)故障，便切換為主機(jī)，從而提高系統(tǒng)的可靠性。 組態(tài)王的突出特點(diǎn) （ 1）實(shí)時(shí)多任務(wù) 實(shí)時(shí)性指的是工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外來(lái)事件做出反應(yīng)的特性。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，能合理地抽象控制對(duì)象的特性，對(duì)數(shù)據(jù)的報(bào)警、趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等重要功能有簡(jiǎn)單的操作辦法。 組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成。 程序助記符 LD DIFU(013) LD DIFU(013) LD 十元投入 DIFU(013) LD CLC(041) +BC(406) DR15 1 DR15 LD CLC(041) +BC(406) DR15 5 DR15 LD CLC(041) +BC(406) DR15 10 DR15 LD P_On CMP(020) DR15 2 LD P_EQ OR P_GT ANDLD OUT LD P_On CMP(020) DR15 3 LD P_EQ OR P_GT ANDLD OUT LD OR LDNOT LD AND P_1s ORLD ANDLD ANDNOT T0000 OUT LD LDNOT LD AND P_1s ORLD ANDLD 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè) ANDNOT T0001 OUT LD 橙汁按鈕 AND ANDNOT 咖啡輸出 LD KEEP(011) LD ANDNOT T0000 OUT 橙汁輸出 LD TIM 0000 50 LD T0000 DIFU(013) LD 咖啡按鈕 AND ANDNOT 橙汁輸出 LD KEEP(011) LD ANDNOT T0001 OUT 咖啡輸出 LD TIM 0001 50 LD T0001 DIFU(013) LD DIFU(013) LD CLC(041) BC(416) DR15 2 DR15 LD DIFU(013) LD CLC(041) BC(416) DR15 3 DR15 LD P_On CMP(020) DR15 0 AND P_GT OUT LD OUT 退幣指示 LD 退幣按鈕 LD C0000 KEEP(011) LD AND P_1s AND OUT 退幣輸出 LD C0000 OR OR OR 十元投入 OR 退幣按鈕 OR OR AND 退幣指示 CNT 0000 DR15 LD C0000 MOV(021) 0 DR15 LDNOT 復(fù)位按鈕 DIFU(013) LD MOV(021) 0 DR15 END(001) 第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 4 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì) 組態(tài)王系統(tǒng)集強(qiáng)大功能和使用方便于一體。 建立變量表 強(qiáng)制復(fù)位過(guò)程的變量定義如表 37 所示。再通過(guò) CF102， 1S 時(shí)鐘脈沖位使CNT 開(kāi)始計(jì)數(shù)，此時(shí)退幣出口 開(kāi)始閃爍（每閃爍一次，表示退出一元 人民幣 ）。 建立變量表 退幣過(guò)程的變量定義如表 36 所示。 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運(yùn)算：以選擇橙汁為例，當(dāng)定時(shí)器 TIM000 開(kāi)始計(jì)時(shí) 5S 后，與其對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸電 TIM000 閉合，通過(guò)中間繼電器 和 ，從而使減法器 SUB 接通，被減數(shù)（ DR15 通道中的內(nèi)容）減去減數(shù)（橙汁的標(biāo)價(jià) 2 元），并將運(yùn)算結(jié)果（剩余金額）送到 DR15 通 道中。從而完成橙汁排出 5S 的過(guò)程。一是要實(shí)現(xiàn)飲品的 5S 排出 過(guò)程 ，二是要實(shí)現(xiàn)飲品排出時(shí)，指示燈的閃爍 5S 過(guò)程 ，三是要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運(yùn)算 過(guò)程 。 在按下選擇飲品按鈕的同時(shí)也要在總金額中減去該飲品需要消費(fèi)掉的金額，并要同時(shí)繼續(xù)飲品價(jià)格的比較，判斷是否可以繼續(xù)購(gòu)買(mǎi)飲品。 與 分別表示橙汁指示燈和咖啡指示燈，因?yàn)樵谙旅娴倪x擇商品過(guò)程中也需要用到 與 繼電器，所以在比較過(guò)程中我們使用了 與 繼電器作為中間繼電器。 建立變量表 價(jià)格比較的變量定義如表 34 所示。 CLC 是清進(jìn)位標(biāo)志指令，在執(zhí)行任何加、減法或移位操作之前應(yīng)先執(zhí)行CLC 指令，消除加、減法或移位指令對(duì)進(jìn)位標(biāo)志位 CY 產(chǎn)生的影響 [14]。從而實(shí)現(xiàn)投入投入一元功能。 投幣過(guò)程 在投幣過(guò)程中，每投入一枚 人民幣 ，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同樣幣值，先建立變量表，再編寫(xiě)程序。 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè) 是 否 投 幣 ？退 幣 指 示 燈 亮是 否 大 于 ≥ 2 元 ？橙 汁 指 示 燈 亮是 否 購(gòu) 買(mǎi) 橙 汁 ？橙 汁 排 出 ；橙 汁 指 示 燈 閃 爍 5 s是 否 大 于 ≥ 3 元 ？咖 啡 指 示 燈 亮是 否 購(gòu) 買(mǎi) 咖 啡 ？咖 啡 排 出 ；咖 啡 指 示 燈 閃 爍 5 s余 額 是 否 為 零 元 ？ 余 額 是 否 為 零 元 ？YNY Y減 去 橙 汁 用 幣 減 去 咖 啡 用 幣Y Y是 否 退 幣 ？退 出 硬 幣YNNNNNY YN N開(kāi) 始圖 32 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖 余額比較過(guò)程 在自動(dòng)售貨機(jī)啟動(dòng)后，只要消費(fèi)者投入 人民幣 （即余額大于 0 元），就需要輸出一個(gè)信號(hào)，提示用戶可以退幣。可實(shí)現(xiàn)梯形圖的編程、監(jiān)視和控制等功能，尤其擅長(zhǎng)于大型程序的編寫(xiě)，彌補(bǔ)了手編程器編程效率低的不足。本系統(tǒng)共 7 個(gè)輸入，6 個(gè)輸出。如果是無(wú)源輸入信號(hào)例如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)與 PLC 的距離遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。 自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程 在確定了 PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)后，根據(jù)本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能，繪制出自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖。 再次，對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，先進(jìn)行上位機(jī)的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行下位機(jī)的設(shè)計(jì)。取走貨幣后，則恢復(fù)初始狀態(tài)。 投幣狀態(tài)：按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值，顯示屏則顯示投入總額及余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過(guò)飲品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)飲品指示燈點(diǎn)亮，提示消費(fèi)者可以購(gòu)買(mǎi)飲品。按退幣按鈕，則售貨機(jī)以一元的 人民幣 自動(dòng)退出剩余金額。 當(dāng)投入金額等于或超過(guò) 2 元時(shí)，橙汁指示燈亮；當(dāng)投入金額等于或超過(guò)3 元時(shí)，橙汁和咖啡指示燈同時(shí)亮。這些控制器可用來(lái)方便改變或微調(diào)機(jī)器設(shè)定，如傳輸帶之暫停時(shí)間或傳輸率。 編程設(shè)備 的多樣性， 如編輯器與支持軟件可用于 C200H、 C200HS、 C200、HX/HG/HE、 CQM CPM CPM1A、 CPM2C 和 SRM1 (V2) PC，所以可以有效地使用現(xiàn)有之階梯圖程序資源。模擬輸入范圍可以設(shè)定為 010VDC、 15VDC 或 420mA； 分辨率為 1/256。 CP1H 基本功能 CP1H 是一部?jī)?nèi)建 40 或 60 點(diǎn) I/O 端子的 PLC，有三種輸出可選用(繼電器輸出、 PNP 晶體管輸出和 NPN 晶體管輸出 )和 2 種電源可供選用(100/240VAC 或 24VDC)。 CP1H PLC采用 ，配有 FA綜合工具包 CXONE， 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) 可實(shí)現(xiàn) PLC 與各種外部元器件的結(jié)合。 CP1H 具有與 CS/CJ 系列 PLC 相似的先進(jìn)控制功能如下： （ 1）處理速度快 CP1H PLC 的 CPU 執(zhí)行基本指令的時(shí)間一般為 ，執(zhí)行 MOV 類(lèi)高級(jí)指令的時(shí)間為 ，運(yùn)行速度分別是小型機(jī) CP1H 的 6 倍和 26 倍。雖然是小型機(jī)。 掃描周期 掃描周期會(huì)因?yàn)橹袛嗵幚?、診斷和故障處理等事件兒延長(zhǎng)，為了縮短時(shí)間，可以采用“將不執(zhí)行的任務(wù)轉(zhuǎn)為待機(jī)”或者“將不執(zhí)行程序區(qū)域插入 JMPJME指令跳轉(zhuǎn)”的 處理方法 。 （ 2）用戶程序執(zhí)行階 段。這部分的作 用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 的基本工作原理 可編程控制器的等效電路 PLC 的等效電路分為三部分： （ 1）輸入部分，這部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作指令輸入端子是 PLC 與外部開(kāi)關(guān)、敏感元件等交換信號(hào)的端口。 輸入輸出接口電路 PLC 通過(guò)輸入輸出（ I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。 （ 4）將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件 有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 PLC 的輸入 /輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn) 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 場(chǎng)總線信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。如今 PLC 的指令越來(lái)越豐富，從單一的邏輯控制向時(shí)時(shí)通訊發(fā)展， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還 具有 “數(shù)字量和模擬量輸入和輸出 ”的能力，并且非常容易與 “工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體 ”，易于 “擴(kuò)充 ”[8]。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 （ 4） 文 中 最后介紹了 自動(dòng)售貨機(jī)的組態(tài)王組態(tài)界面的設(shè)計(jì) 。 文章 內(nèi)容 （ 1）文中 首先 介紹 了 自動(dòng)售貨機(jī) 控制系統(tǒng)的 發(fā)展 背景， 又對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的基 本功能及工作過(guò)程做了比較詳細(xì)的分析 。本文就詳細(xì)地介紹一種用 PLC 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 與組態(tài)仿真 。自動(dòng)售貨機(jī)的機(jī)身有著天然的廣告位，可以進(jìn)行招商，收取廣告費(fèi)，為投資者增加額外收益。 自動(dòng)售貨機(jī)科技含量越來(lái)越高，完全沒(méi)有找錢(qián)幣的苦惱，即使你身無(wú)分文， 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 你大可以通過(guò)無(wú)線電話付費(fèi)。但是 PLC 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性使