【正文】 你 們辛苦了！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文 和參加答辯的各位老師、教授！ 忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。為我們即將進(jìn)入社會(huì)打下了良好的基礎(chǔ)。 三年大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼即逝。從與 楊 老師的探討中， 楊 老師認(rèn)真的求學(xué)精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)學(xué)識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)眼光、深邃的學(xué)術(shù)思想、 勤勉塌實(shí)的治學(xué)作風(fēng)、誨人不倦的精神無(wú)不讓人感動(dòng)。就是再忙， 楊 老師也經(jīng)常關(guān)心 我們寫論文 的 進(jìn)度 ，并給予 悉心教導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) [1] 胡健 .西門子 S7300 PLC 應(yīng)用教程 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 程周 .可編程序控制器原理與應(yīng)用 .北京：高等教育出版社 [3] 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 [4] 周美蘭，周封，忘岳宇 .PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì) .北京：科學(xué)出版社 [5] 吳建強(qiáng) ， 姜三勇 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [6] 吳中俊，黃永紅 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 張萬(wàn)忠，劉明芹 .電器與 PLC控制技術(shù) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 [8] 王兆義 .可編程序控制器教程 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 致謝 在此答辯之際，我首先要感謝導(dǎo)師 楊 老師。 自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足 ， 適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化 ， 24 小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力 ， 運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少 、 面積小 ， 有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能 ， 可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) 。 設(shè)計(jì)主要研究的是自動(dòng)售貨機(jī)中有關(guān)于 PLC 的部分 。 ② 將 CPU 模式開關(guān)轉(zhuǎn)換到 RUN 模式，開始運(yùn)行程序。具體步驟如下： ① 雙擊自動(dòng)售貨機(jī)項(xiàng)目下的 OB1，在程序編輯器中打開組織塊 OB1。 ⑤ 執(zhí)行菜單命令【 PLC】→【 Download】，或單擊鼠標(biāo)右鍵執(zhí)行快捷菜單命令【 PLC】→【 Download】將整個(gè) S7300 站下載到 PLC。 ③ 將 CPU 工作模式開關(guān)切換到 STOP 模式。 下載 程序及模塊信息 在 STEP 7 的應(yīng)用程序組件中，下載功能都可以通過(guò)單擊下載按鈕或菜單命令 【 PLC】→【 Download】實(shí)現(xiàn) ， 具體步驟如下： ① 啟動(dòng) SIMATIC Manager，并打開自動(dòng)售貨機(jī) 項(xiàng)目。 下載和調(diào)試程序 為了調(diào)試前面所完成的自動(dòng)售貨機(jī) 的 PLC設(shè)計(jì)項(xiàng)目，必須將程序和模塊信息下載到 PLC的 CPU模塊。在計(jì)算時(shí)盡量將數(shù)值作為整數(shù)計(jì)算，因?yàn)槭窃谟?jì)算機(jī)上模擬，可以把一部分功 能交由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里把 5 角當(dāng)作 1 元當(dāng)作 這樣 可以避免把這些數(shù)據(jù)當(dāng)作有小數(shù)點(diǎn)的實(shí)數(shù)計(jì)算。 當(dāng)整個(gè)交易結(jié)束后（商品排出電磁閥通電 10s 后），程序進(jìn)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(guò)程中能穩(wěn)定執(zhí)行，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤 ， 防止下一次交易時(shí)出錯(cuò)。 圖 15 選擇商品過(guò)程的地址分配表 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 28 圖 16 選擇商品過(guò)程 梯形圖 整個(gè)退幣過(guò)程在按下 選擇的商品 按鈕時(shí)執(zhí)行，同樣也用到一個(gè) 算術(shù) 指令， 馬上算出扣除商品價(jià)格后的硬幣余額，結(jié)果保存在 MW12， 進(jìn)而執(zhí)行下面的指令。所建立的地址分配表如圖 15 所示。否則 找錢指示燈不亮 ,不進(jìn)行找錢動(dòng)作。 購(gòu)買果汁、購(gòu)買咖啡的 原理同上 。汽水排出電磁閥和汽水指示燈閃爍均在選擇 商品 10s 停止。 當(dāng) T0通電 時(shí)， 在其他指示燈的 T0常閉開關(guān)斷開，使其他指示燈熄滅不亮。 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 26 圖 14 選擇商品過(guò)程的梯形圖 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 27 在圖 14 的梯形圖中，一是要使 相應(yīng) 商品的電磁閥通電 10s； 二是要實(shí)現(xiàn) 相應(yīng)按鈕的指示燈閃爍10s； 三是使 其他指示燈熄滅不亮 。 建立的 地址分配表 如 圖 13 所示。 圖 12 可購(gòu)買 LED指示燈梯形圖 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 25 （ 5） 選擇商品過(guò)程 當(dāng)投入的幣值可以購(gòu)買某種商品時(shí)，按下相應(yīng)的 “ 選擇 ” 按紐會(huì)使 相應(yīng)商品的電磁閥 通電 10s后停止。當(dāng)投幣數(shù)總額 MW10 大于 或等于 某種商品 的 價(jià)格 時(shí) ，程序使相應(yīng)的 LED 指陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 24 示燈 發(fā)亮 表示可以購(gòu)買該種商品。 圖 11 價(jià)格比較過(guò)程梯形圖 在圖 11 的 梯形圖 中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較，用了一個(gè) 加法運(yùn)算指令 ADD,用來(lái)計(jì)算投幣數(shù)的總額 ，結(jié)果保存在 MW10。所建立的變量表如圖 10 所示。 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 23 （ 4） 價(jià)格比較過(guò)程 價(jià)格的比較要貫穿 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的始終，只要 投幣數(shù)總額 大于 或等于 某種商品 的 價(jià)格時(shí)，就需要輸出一個(gè)信號(hào) 提示可以購(gòu)買。 就是 每投入一個(gè)5 角硬幣， MW4 的值就會(huì)加 5。每出現(xiàn)一個(gè)上升沿指令，加計(jì)數(shù)輸 入端 CU 的計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加“ 1” ，累加值保存在 MW2。 圖 8 投幣過(guò)程地址分配表 圖 9 投幣過(guò)程 梯形圖 在圖 9 中，當(dāng) 投入 5 角硬幣 時(shí)，相當(dāng)于讓 SQ1 閉合 。變量表如圖 8 所示。 圖 7 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng) I/O地址定義表 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 22 （ 3） 投幣過(guò)程 在投幣的過(guò)程 中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同樣幣值。 圖 6 自動(dòng)售貨機(jī)示意圖 （ 2） I/O 地址定義表 此控制系統(tǒng)可采用自動(dòng)工作方式， 輸入信號(hào)為汽水 按鈕 、果汁 按鈕 、 咖啡按鈕， 5 角硬幣 投入識(shí)別口 、 1 元硬幣投入識(shí)別口記 、 數(shù)手動(dòng)復(fù)位按鈕；輸出信號(hào)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(yīng)指示燈，共 6 個(gè)輸入點(diǎn)， 8 個(gè)輸出點(diǎn)，均為開關(guān)量。 ⑤ 當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r ， 按咖啡按鈕 ， 則咖啡排出 10s 后自動(dòng)停止 ， 同時(shí)咖啡按鈕指示燈閃爍陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 21 10s。 ③ 當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r ， 按汽水按鈕 ， 則汽水排出 10s 后自動(dòng)停止 ， 同時(shí)汽水按鈕指示燈閃爍10s。 （ 1） 自動(dòng)售貨機(jī)控制要求 ① 該自動(dòng)售貨機(jī)可以同時(shí)投入 5 角 或 1 元硬幣 ，自動(dòng)銷售汽水、 果汁和咖啡 。因此在以下的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，并沒有將 自動(dòng)售貨機(jī) 的 PLC 設(shè)計(jì)整體分開來(lái)寫，而是相互交替，同時(shí)盡量清晰地?cái)⑹?，在相?yīng)的設(shè)計(jì)部分中注明 具體的解說(shuō) 。 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明 自動(dòng)售貨機(jī)的程序 編制則是利用西門子 PLC 專用編程軟件 STEP 7 完成的。 程序設(shè)計(jì)部分 這部分內(nèi)容是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體部分。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。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。它們無(wú)論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的。然后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。其次，要分別對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定 在清楚自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計(jì)方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計(jì)出合理的仿真系統(tǒng)。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。 ④ 退幣按鈕。按下可以購(gòu)買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù) 值，當(dāng)所投幣值超過(guò)商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買。由電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購(gòu)買任何商品。 （ 2） 一次交易過(guò)程分析 為了方便分析，我們以一次交易過(guò)程為例。 ④ 自動(dòng)售貨機(jī)有液晶顯示功能。 ② 自動(dòng)售貨機(jī)可識(shí)別 1 元、 5 角硬幣。如錢幣識(shí)別系統(tǒng)可以用按壓某個(gè)“仿真對(duì)象”輸出一個(gè)脈沖直接給 PLC 發(fā)布命令，而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)來(lái)直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)中自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖如圖 5所示。 （ 7）編寫技術(shù)文件。 陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 18 （ 6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 （ 4）用編程器將程序輸入到 PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。 程序設(shè)計(jì)的步驟 （ 1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和 條件。 程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、從左止右的方式編寫。 （ 3）在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。 （ 2）梯形圖每一行都是從左母線 開始，線圈終止于右母線。 （ 5）進(jìn)行 PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制太的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （ 3）選擇 PLC系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 （ 1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。因此，控制程序餓設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。 （ 3）分配 I/O點(diǎn)，繪制 I/O連接圖。 PLC是 PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技陽(yáng)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 設(shè)計(jì) 17 術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選 擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。 （ 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇 PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 （ 2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。因此，在設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： （ 1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。 （ 7） 沒有槽位的限制 信號(hào)模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個(gè)槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)?；蛘咧苯釉谛盘?hào)模塊上進(jìn)行接線。在連接器上的編碼防止將已接線的連接器插到其他的模塊上。 （ 3） 更換模塊簡(jiǎn)單并且不會(huì)弄錯(cuò) 更換模塊時(shí)，只需松開安裝螺釘。 硬件 結(jié)構(gòu) （ 1） DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝 只需簡(jiǎn)單地將模塊鉤在 DIN 標(biāo)準(zhǔn)的安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)到位，然后用螺栓鎖緊。 （ 7） 操作方式選擇開關(guān) 操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式。 （ 5） 診斷功能 CPU 的智 能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件 (例如 ：超時(shí)，模塊更換，等等 )。SIMATIC 人機(jī)界面 (hmi) 從 S7300 中取得數(shù)據(jù)， S7300 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。 （ 4） 人機(jī)界面 (HMI) 方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7300 操作系統(tǒng)內(nèi)。 技術(shù)性能 SIMATIC S7300 的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù) （ 1） 高速的指令處理 ~ 的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi) 開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 S7300 通過(guò)分布式的主機(jī)架 (CR) 和 3 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架 (ER)，可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。 （ 5） 電源模塊 (PS) 電源模塊 用來(lái) 將 交流 120V/230V 電壓轉(zhuǎn)換為 24V 直流工作電壓，為 S7300 CPU 和 24V 直流負(fù)載電路（信號(hào)模塊、傳感器、執(zhí)行器等）提供電源。 （ 2） 信號(hào)模塊 (SM) 信號(hào)模塊是不同級(jí)的過(guò)程信號(hào)電平和 S7300