【正文】 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 仿真 32 圖 52 GX7CH 輸出顯示圖 上圖為其輸出顯示圖的頁(yè)面 具體事例的分析 例如向自動(dòng)給售貨機(jī)里面投入一個(gè) 1 元和 5 元的錢幣，則 Y0 Y011 和 Y012都會(huì)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(guò)之后退出錢幣，找錢幣燈亮，然后會(huì)退出錢幣，即 Y020 和 Y021 顯示亮，梯形圖的動(dòng)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(jì)（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(lè)指示燈 Y010 燈亮，綠茶指示燈 Y011，燈亮奶茶指示燈 Y012 燈亮。 它具體的操作效果及步驟將會(huì)在下面設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，具體一些顯示圖框如圖 51和 52 及所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 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(jì)的總梯形圖和指令表見(jiàn)附錄。 其控制的過(guò)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(huì)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(huì)顯示動(dòng)作，并且從總的錢幣值中減去所統(tǒng)計(jì)的一元的面值；有 5 角的，其 Y020 就會(huì)顯示動(dòng)作，并減去 5 角的面值。其中常開(kāi)開(kāi)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(shí)間繼電器繼續(xù)執(zhí)行其要求的功能，即亮的時(shí)間由 T6 設(shè)置，這里設(shè)置 T6=40，就是亮 4s。以此類推，其價(jià)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(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 28 圖 48 價(jià)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(jià)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(huì)在后面具體實(shí)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(jià)格時(shí)，相對(duì)應(yīng)商品的指示燈就會(huì)亮，當(dāng)按下所對(duì)應(yīng)的按鈕，則對(duì)應(yīng)的商品就會(huì)輸出。 M204 在系統(tǒng)上電按下啟動(dòng)鍵 X000 后接通后， M205 接通時(shí)方可開(kāi)始下一次操作。 當(dāng) X000 為 1 時(shí)，（ D10） +（ D12） =（ D14），運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 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。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。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡(jiǎn)單，易于操作。線圈 Y010， Y011， Y012， Y016，是作為指示燈的輸出線圈。這些功能都能夠通過(guò) PLC 進(jìn)行得到很好的控制；電機(jī)提供動(dòng)力進(jìn)行對(duì)飲料的輸出。 了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 24 開(kāi) 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(jià)格 ？是 否 有余 額 ？報(bào) 警報(bào) 警 并 退 出 偽 幣送 出 商 品NYNYNYYNYN 圖 44 自動(dòng)售貨機(jī)程序流程圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 25 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接 本系統(tǒng)是一個(gè)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(kāi)關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能 。顧客按下所選擇的商品按鈕，看是否有貨，若沒(méi)有，則會(huì)報(bào)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(wú)假幣，通過(guò)錢幣累加并顯示，并與商品價(jià)格比較，若滿足看是否有余，若有送出商品同時(shí)找零并退幣。 表 41 三菱 FX2N系列 PLC 型號(hào) 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 擴(kuò)展模塊點(diǎn)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(jì) 一般講，配置好的 P LC其輸入點(diǎn)數(shù)與控制對(duì)象的輸入信號(hào)數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)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(shí)際的也要相當(dāng)），故 I/O的分配實(shí)際上是把 PLC的入、出點(diǎn)號(hào)分給實(shí)際的 I/O電路，編河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 23 程時(shí)按點(diǎn)號(hào)建立邏輯或控制關(guān)系，接線時(shí)按點(diǎn)號(hào) “對(duì)號(hào)入坐 ”進(jìn)行接線。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為 8 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 11 點(diǎn)。 PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是 I/O 的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。因此， I/O 點(diǎn)數(shù)是衡量衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。 I/O 點(diǎn)數(shù)即 PLC 面板上連接輸入、輸出信號(hào)用的端子的個(gè)數(shù)，常稱為點(diǎn)數(shù) ,用輸入的點(diǎn)數(shù)和輸出的點(diǎn)數(shù)的和來(lái)表示。用戶存儲(chǔ)容量是指 PLC 用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量。在選擇存儲(chǔ)器容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的 10%至 25%考慮裕量。通常，一條邏輯指令占存儲(chǔ)器一個(gè)字。 （ 11）監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 P LC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分 的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的設(shè)定值。 （ 9）遠(yuǎn)程 I/O功能 遠(yuǎn)程 I/O功能是指通過(guò) I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 21 （ 7）過(guò)程控制功能 過(guò)程控制功能是指通過(guò) PLC的 PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （ 5） A/D與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過(guò) A/D、 D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 （ 3）數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以 及編碼和譯碼等操作。 、 PLC的主要功能 （ 1）條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 PLC及其有關(guān)外部設(shè)備等都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)。該草案中對(duì)可編程序控制器的定義是： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制以對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行 控制。從此可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，而且在工河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 20 業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。當(dāng)顧客再次購(gòu)買時(shí)，余額寄存器（為了退幣，該寄存器中值已除 2）中值要先乘 2，以便與商品價(jià)格比較（商品價(jià)格已轉(zhuǎn)化為多少個(gè) 5角），再進(jìn)入下次購(gòu)買 。 （ 5） PLC 選用繼電器輸出型。 （ 3）由于實(shí)驗(yàn)室 PLC型號(hào)三菱 FX2N48MR對(duì)某些指令無(wú)法識(shí)別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用 PLS指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即通過(guò) PLS指令驅(qū)動(dòng)輔助繼電器 M，實(shí)現(xiàn)程序功能。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 19 第 4 章 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī) 控制方案設(shè)計(jì) （ 1）通過(guò)分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動(dòng)關(guān)系較為復(fù)雜，故采取步進(jìn)指令較為簡(jiǎn)單。 補(bǔ)料及出貨系統(tǒng)：貨柜由多層貨架組成，當(dāng)購(gòu)物者指定所需商品后，由控制系統(tǒng)啟動(dòng)出貨系統(tǒng)出貨；當(dāng)某種貨物被取出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)自動(dòng)補(bǔ)料（在這里補(bǔ)料機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的傾斜式機(jī)構(gòu)，即當(dāng)某種貨物被售出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)里面的貨物直接向前滑至首位進(jìn)行補(bǔ)位）。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 18 P L C（ 主 控 制 器 ）各 種 指 示 燈退 幣 電 動(dòng) 機(jī)出 貨 電 磁 閥商 品 選 擇 開(kāi) 關(guān)錢 幣 識(shí) 別 傳 感 器顯 示 機(jī) 構(gòu)補(bǔ) 料 機(jī) 構(gòu) 圖 32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC控制系統(tǒng)：接受人民幣識(shí)別系統(tǒng)信息，確認(rèn)已接受的人民幣是否可購(gòu)買消費(fèi)者所指定的商品，確認(rèn)后按要求售出商品。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)中的下位機(jī)，也就是主要是對(duì) PLC在其中的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傮w上講，仿真界面是被控對(duì)象， 利用 PLC來(lái)控制這個(gè)仿真的自動(dòng)售貨機(jī)，仿真的自動(dòng)售貨機(jī)接受 PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一方面，仿真界面中的仿真自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語(yǔ)言來(lái)完成的。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計(jì)時(shí)可以去觀看一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時(shí)可以借助一些宣傳圖片來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的外型；在進(jìn)行 PLC程序的編寫時(shí)需要先分配 PLC的 I/O點(diǎn)，確定上、下位機(jī)的接口；然后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作；最后，進(jìn)行上位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)橹挥羞@樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。 （ 5）所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行 PLC的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程序。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 17 （ 4）要使所編的程序合乎 PLC的性能指標(biāo)及工作要求 所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的 PLC內(nèi)存的容量，即程序在 PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在所選用 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)， PLC的掃描時(shí)間要少于所選用 PLC的程序運(yùn) 行監(jiān)測(cè)時(shí)間。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在達(dá)到目的的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)少些。 （ 2）要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)潔 簡(jiǎn)短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。各種 PLC指令多有類似之處，但還 有些差異。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。這就要 求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 （ 3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，