【正文】 就各部分進(jìn)行程序的編寫，進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。 CXProgrammer 編程軟件支持模塊化設(shè)計(jì)，在程序編寫時(shí)可以直接將編寫好的程序通過 RS232 傳送到 PLC 來控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 CXProgrammer 是 OMRON 公司 PLC 的軟件編程﹑調(diào)試的工具程序，其運(yùn)行在 Windows98/NT 操作系統(tǒng)下，具有豐富、簡(jiǎn)捷的操作環(huán)境和強(qiáng)大的編程、調(diào)試功能。具體分配見表 31。 根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的流程，列出了本系統(tǒng)的 I/O 分配表。輸出模塊所起的作用是將 PLC 內(nèi)部低電平的控制信號(hào)隔離、轉(zhuǎn)換為外部所需的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng) PLC 的外部負(fù)載。輸入模塊的電壓應(yīng)盡可能與現(xiàn)場(chǎng)有源輸入設(shè)備一致，這樣可免去轉(zhuǎn)換的麻煩。如圖 32 所示。無論在通訊中使用的變量，還是在組態(tài)中控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的。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)。 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，在進(jìn)行組態(tài)界面的設(shè)計(jì)時(shí)可以真正售貨機(jī)為模型，在進(jìn)行 PLC 程序的編寫時(shí)可以去參閱 PLC的有關(guān)書籍，掌握 OMRON PLC 的 I/O 點(diǎn)的定義方法和個(gè)數(shù)，掌握梯形圖和助記符的繪制方法。 系統(tǒng)流程 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，確 定了系統(tǒng)的整體流程，其框圖如 圖 31 所示： 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè) P L C 控 制 器投 幣 過 程 余 額 比 較 價(jià) 比 比 較 商 品 選 擇 退 幣 過 程 復(fù) 位 過 程組 態(tài) 王 監(jiān) 控 畫 面投 幣 顯 示 余 額 顯 示 飲 料 剩 余 商 品 選 擇 退 幣 顯 示 銷 售 額計(jì) 算 機(jī)圖 31 系統(tǒng) 流程圖 在清楚自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行工作過程的基礎(chǔ)上，確定任務(wù)的目標(biāo)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案。 退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕，則退出機(jī)器中的剩余貨幣。 購(gòu)買狀態(tài)：按下可以購(gòu)買的飲品選擇按鈕，機(jī)器會(huì)將飲品排出在出貨口中，同時(shí)顯示屏中的示數(shù)根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。 初始狀態(tài)：由電子標(biāo)簽顯示各飲品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購(gòu)買任何飲品。 用組態(tài)王軟件對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)售貨過程仿真。 當(dāng)投入金額大于 0 元時(shí)候，退幣指示燈亮。 橙汁指示燈亮?xí)r，按 橙汁 按鈕，則橙汁自動(dòng)排出 5S 后自動(dòng)停止，同時(shí)，橙汁指示燈閃爍 5S 后自動(dòng)停止。 第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè) 3 自動(dòng)售貨機(jī) 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 以 1 元、 5 元、 10 元人民幣投入 ，自動(dòng)銷售橙汁和咖啡。 可以 通過 PLC 的 RS232C 通訊端口或外接埠可進(jìn)行上位連接 (Host Link)。 CPU模塊有兩個(gè)控制器，可用來改變 IR 250和 IR 251內(nèi)之模擬設(shè)定 (0～ 200 BCD)。 中斷輸入 (計(jì)數(shù)器模式 )可用在遞增計(jì)數(shù)器或遞減計(jì)數(shù)器 (2kHz)，而且在計(jì)數(shù)與目標(biāo)值相同時(shí)觸發(fā)中斷 (執(zhí)行中斷程序 )。 同步脈沖控制提供一個(gè)外接裝置與主裝置同步之簡(jiǎn)單方法，輸出脈沖頻率可以被控制成為 輸入脈沖頻率的倍數(shù)，這樣外接裝置 (如供料傳輸機(jī) )的速度能與主裝置的速度同步。 (15VDC 和 420mA 設(shè)定可使用開路檢測(cè)功能 )。 (將模擬 I/O 與 PID 及 PWM 指令結(jié)合就能完成時(shí)間 比例控制 )。 為了提供模擬輸入和輸出，可以 連接最多 7 個(gè)模擬 I/O 模塊。 總之， CP1H PLC 具有功能強(qiáng)，速度快，體積小，適用范圍廣等特點(diǎn) [11]。 （ 4）系統(tǒng)擴(kuò)展性好 CP1H PLC 最多可以連接 7 個(gè) I/O 擴(kuò)展單元，每個(gè)單元具有 40 個(gè) I/O 點(diǎn)，加上 CPU 單元本身內(nèi)置的 40 個(gè)點(diǎn)， CP1H 可以處理 最大 I/O 點(diǎn)位 320 點(diǎn)。 （ 3）整體式機(jī)構(gòu) CP1H PLC 采用整體式結(jié)構(gòu)，體積小巧且功能完備，大幅度提升了空間的利用率。相應(yīng)的系統(tǒng)管理、 I/O 刷新時(shí)間和外設(shè)服務(wù)所需時(shí)間大幅度減少。 CP1H 的特點(diǎn) CP1H 型 PLC 屬于小型 PLC，使用 USB 端口與上位機(jī)通信，采用梯形圖功能塊的結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言編程，多任務(wù)的編程模式，多協(xié)議宏服務(wù)端口，易于連網(wǎng)，擁有多路高速計(jì)數(shù)與多軸脈沖輸出。但是其功能較完善，性能價(jià)格比高，較適合自動(dòng)售貨機(jī)。因?yàn)樗且环N功能很強(qiáng)的小型機(jī)，在設(shè)計(jì)的過程中采用先進(jìn)的方法及組件使其通常只有在大型 PLC 中才具有的功能，且具有其他控制器所不具備的功能。 中斷 中斷分 1）定時(shí)中斷 2）定時(shí)中斷 3） I/O 中斷 4）快速響應(yīng) [10]。 CPU 將輸出映像寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送到輸出鎖存器，在經(jīng)過輸出電路的隔離和功率放大，轉(zhuǎn)換成合適的電壓、電流或脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁鐵、電磁閥等執(zhí)行器，此時(shí)才是 PLC 的正真輸出。 CPU 將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，其過程是從梯形 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖的第一個(gè)梯級(jí)開始自上而下依次掃描用戶程序，在每一個(gè)梯級(jí)，又總是按先左后右、先上后下的順序掃描。在第 N 個(gè)掃描周期，首先進(jìn)行的是讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，PLC 依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)并將它們存入寄存器內(nèi)，輸入采樣結(jié)果后，如果輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， PLC 不再響應(yīng)，輸入寄存器中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)保持不變，要等到 N+1 個(gè)掃描周期才能讀入。輸出端子是 PLC 向外部負(fù)載輸出信號(hào)的端子， PLC 輸出繼電器觸點(diǎn)與輸出端子相連，通過輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，如接觸器驅(qū)動(dòng)線圈、信號(hào)燈、電磁閥等。 （ 3）輸出部分。 （ 2）內(nèi)部控制電路。 輸入輸出 I/O 擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的 I/O 點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O 擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。輸入接口通過PLC 的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。 二大部分是用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 （ 5）應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。 （ 3）按用戶程序存儲(chǔ)器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。他的重要功能如下： （ 1）診斷 PLC 電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 PLC 硬件結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示， 是用微處理器實(shí)現(xiàn)的許多電子式繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的組合體。主要包括中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。 易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印、及報(bào)表生成等功能。 功能完善 PLC 的輸出 /輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入 /輸出。 易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備， PLC 的設(shè)計(jì)者充 分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣， PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用 [9]。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè) 計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn) ；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu) 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。 PLC 今后將朝著體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的微小型 PLC發(fā)展，另外一個(gè)方向?qū)⑾虼笮?、高速、多功能方向發(fā)展。目前中國(guó) PLC 市場(chǎng) 95%以上被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)，目前國(guó)產(chǎn) PLC 的市場(chǎng)占有率還不到 3%，歐美產(chǎn)品在大中型PLC 領(lǐng)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，日本產(chǎn)品在小型 PLC 領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)，中國(guó)本土自主品牌 PLC 的市場(chǎng)影響非常小，很難形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。 PLC 的發(fā)展 世界上第一臺(tái) PLC 由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研究成功的，上世紀(jì) 80 年代至 90年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 3040%。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用 “面向用戶的指令 ”， 因此編程方便。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) [7]。 2 PLC技術(shù)的簡(jiǎn)介 PLC的概述 PLC 的定義 在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。首先詳細(xì)論述了組態(tài)王的各種窗口的應(yīng)用，并編寫出了 自動(dòng)售貨機(jī)控制 系統(tǒng)的命令語(yǔ)言。再 根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程 圖 從而完成了 PLC 程序 的 編寫 與程 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 序功能的在線運(yùn)行調(diào)試 。 （ 2） 接下來 ，通過對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析和現(xiàn)在居民的生活狀況，而制定出了本設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)方案。通過 RS232 連接 PLC 于監(jiān)控軟件組態(tài)王，采集 PLC 的 I/O 數(shù)據(jù)，對(duì)售貨機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)售貨過程進(jìn)行仿真。 課題研究方法 本課題通過對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的 了解，制定了控制方式 ，采用歐姆龍 PLC 作為主控制器，并用亞控組態(tài)王對(duì)其運(yùn)行全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過仿真使售貨機(jī)的售貨過程直觀的展現(xiàn)出來。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。 傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī) 或者 FPGA 作為控制核心，這樣不僅會(huì)在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。 自動(dòng)售貨機(jī)不僅可以更方便售賣貨品，還可以作為一種傳播廣泛的廣告宣傳和信息宣傳媒介。芬蘭街頭有一款朱古力機(jī)，只要你下指令，然后打電話到一指定戶口，帳目就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到電 話費(fèi)帳單里，即使沒有現(xiàn)金，也可以吃到朱古力。在日本，由于其無所不在， 24h 供應(yīng)，自動(dòng)售貨機(jī)很受特別忙碌的人歡迎 [6]。 如今， 日本的自動(dòng)售貨業(yè)已經(jīng)有 2021 多種機(jī)型、 6000 多種商品。 自動(dòng)售貨機(jī)的控制方式很多，目前采用單片機(jī)、 EDA、FPGA、 IC 卡、 PLC、 VHDL 等等。無線的則采用 GPRS、 GSM、和 CDMA 等方式，再接入 Inter 進(jìn)行監(jiān)控。 從 目前來看，國(guó)內(nèi)外自動(dòng)售貨機(jī)的監(jiān)控管理均不成熟，它組要分為有線和無線監(jiān)控：有線的主要是電話線、 ADSL 或?qū)＞€接入 Inter 的方式進(jìn)行管理。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 自動(dòng)售貨機(jī)作為一種集聲、光、機(jī)電一體化的高智能化的產(chǎn)品，一般由識(shí)別系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)、制冷、應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成。這種方便快捷的購(gòu)物方式越來越受到人們的青睞，同時(shí)也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求 。 自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號(hào)，把顧客選擇的商品送至付貨口。如果投入的金額達(dá)到購(gòu)買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號(hào)，并找出余錢。 一般的自動(dòng)售貨機(jī)由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。 Tfigures。 關(guān)鍵詞 ： 可編程控制器；自動(dòng)售貨機(jī)；梯形圖 Automat Control System Design and Simulations Based on PLC Abstract This article briefly introduces the development of automat, and briefly analyses the automat’s basic functions and working methods, it designs a control system of automat based on PLC in allusion to the advantages and advantages of automat control system. This article focuses on the program design of PLC and making the configuration interface. When I design the PLC pro