【正文】 就各部分進行程序的編寫，進行簡要論述。 CXProgrammer 編程軟件支持模塊化設計，在程序編寫時可以直接將編寫好的程序通過 RS232 傳送到 PLC 來控制現(xiàn)場設備。 CXProgrammer 是 OMRON 公司 PLC 的軟件編程﹑調(diào)試的工具程序，其運行在 Windows98/NT 操作系統(tǒng)下，具有豐富、簡捷的操作環(huán)境和強大的編程、調(diào)試功能。具體分配見表 31。 根據(jù)自動售貨機的流程，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隔離、轉(zhuǎn)換為外部所需的輸出信號，以驅(qū)動 PLC 的外部負載。輸入模塊的電壓應盡可能與現(xiàn)場有源輸入設備一致，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)中控制的對象都應該是一致的。最后，進行上位機設計結(jié)果與下位機設計結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個系統(tǒng)的設計。 其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集，在進行組態(tài)界面的設計時可以真正售貨機為模型，在進行 PLC 程序的編寫時可以去參閱 PLC的有關(guān)書籍，掌握 OMRON PLC 的 I/O 點的定義方法和個數(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)設計的任務要求，確 定了系統(tǒng)的整體流程，其框圖如 圖 31 所示： 第 10 頁 共 35 頁 P L C 控 制 器投 幣 過 程 余 額 比 較 價 比 比 較 商 品 選 擇 退 幣 過 程 復 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 算 機圖 31 系統(tǒng) 流程圖 在清楚自動售貨機運行工作過程的基礎上，確定任務的目標，制定出合理的設計方案。 退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕，則退出機器中的剩余貨幣。 購買狀態(tài)：按下可以購買的飲品選擇按鈕，機器會將飲品排出在出貨口中，同時顯示屏中的示數(shù)根據(jù)消費情況相應變化。 初始狀態(tài)：由電子標簽顯示各飲品價格，顯示屏顯示友好界面，此時不能購買任何飲品。 用組態(tài)王軟件對自動售貨機進行實時監(jiān)控，并對售貨過程仿真。 當投入金額大于 0 元時候，退幣指示燈亮。 橙汁指示燈亮時，按 橙汁 按鈕，則橙汁自動排出 5S 后自動停止，同時，橙汁指示燈閃爍 5S 后自動停止。 第 9 頁 共 35 頁 3 自動售貨機 控制系統(tǒng) 的設計 系統(tǒng)方案設計 設計任務 以 1 元、 5 元、 10 元人民幣投入 ，自動銷售橙汁和咖啡。 可以 通過 PLC 的 RS232C 通訊端口或外接埠可進行上位連接 (Host Link)。 CPU模塊有兩個控制器，可用來改變 IR 250和 IR 251內(nèi)之模擬設定 (0～ 200 BCD)。 中斷輸入 (計數(shù)器模式 )可用在遞增計數(shù)器或遞減計數(shù)器 (2kHz)，而且在計數(shù)與目標值相同時觸發(fā)中斷 (執(zhí)行中斷程序 )。 同步脈沖控制提供一個外接裝置與主裝置同步之簡單方法，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 )的速度能與主裝置的速度同步。 (15VDC 和 420mA 設定可使用開路檢測功能 )。 (將模擬 I/O 與 PID 及 PWM 指令結(jié)合就能完成時間 比例控制 )。 為了提供模擬輸入和輸出，可以 連接最多 7 個模擬 I/O 模塊。 總之， CP1H PLC 具有功能強，速度快，體積小，適用范圍廣等特點 [11]。 （ 4）系統(tǒng)擴展性好 CP1H PLC 最多可以連接 7 個 I/O 擴展單元，每個單元具有 40 個 I/O 點，加上 CPU 單元本身內(nèi)置的 40 個點， CP1H 可以處理 最大 I/O 點位 320 點。 （ 3）整體式機構(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。相應的系統(tǒng)管理、 I/O 刷新時間和外設服務所需時間大幅度減少。 CP1H 的特點 CP1H 型 PLC 屬于小型 PLC，使用 USB 端口與上位機通信，采用梯形圖功能塊的結(jié)構(gòu)文本語言編程，多任務的編程模式，多協(xié)議宏服務端口，易于連網(wǎng)，擁有多路高速計數(shù)與多軸脈沖輸出。但是其功能較完善，性能價格比高，較適合自動售貨機。因為它是一種功能很強的小型機，在設計的過程中采用先進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）定時中斷 2）定時中斷 3） I/O 中斷 4）快速響應 [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，驅(qū)動接觸器、電磁鐵、電磁閥等執(zhí)行器，此時才是 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 共 35 頁 圖的第一個梯級開始自上而下依次掃描用戶程序，在每一個梯級，又總是按先左后右、先上后下的順序掃描。在第 N 個掃描周期，首先進行的是讀入現(xiàn)場信號，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，輸入寄存器中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)保持不變，要等到 N+1 個掃描周期才能讀入。輸出端子是 PLC 向外部負載輸出信號的端子， PLC 輸出繼電器觸點與輸出端子相連，通過輸出端子驅(qū)動外部負載，如接觸器驅(qū)動線圈、信號燈、電磁閥等。 （ 3）輸出部分。 （ 2）內(nèi)部控制電路。 輸入輸出 I/O 擴展接口 若主機單元的 I/O 點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O 擴展單元與主機單元相連接。輸入接口通過PLC 的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成 CPU 所能接受和處理的數(shù)字信號。 二大部分是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 （ 5）應各種外部設備的工作請求。 （ 3）按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務完成各種運算和操作。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)及編制程序中的語法錯誤。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進行算術(shù)運算和邏輯運算。 PLC 硬件結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示， 是用微處理器實現(xiàn)的許多電子式繼電器、定時器和計數(shù)器的組合體。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴展接口、外部設備接口等。 易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化 PLC 可連成功能很強的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 維護操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印、及報表生成等功能。 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 是面向用戶的設備， PLC 的設計者充 分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習慣， PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。 I/O 系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，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，計算機技術(shù)的新成果會更多地應用于可編程控制器的設 計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn) ；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu) 第 4 頁 共 35 頁 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、價格更低的微小型 PLC發(fā)展，另外一個方向?qū)⑾虼笮?、高速、多功能方向發(fā)展。目前中國 PLC 市場 95%以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)，目前國產(chǎn) PLC 的市場占有率還不到 3%，歐美產(chǎn)品在大中型PLC 領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本產(chǎn)品在小型 PLC 領(lǐng)域占有優(yōu)勢，中國本土自主品牌 PLC 的市場影響非常小，很難形成規(guī)模經(jīng)濟。 PLC 的發(fā)展 世界上第一臺 PLC 由美國數(shù)字設備公司研究成功的，上世紀 80 年代至 90年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 3040%。這種工業(yè)計算機采用 “面向用戶的指令 ”， 因此編程方便。 PLC 及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計 [7]。 2 PLC技術(shù)的簡介 PLC的概述 PLC 的定義 在 1987 年國際電工委員會頒布的 PLC 標準草案中對 PLC 做了如下定義：PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。首先詳細論述了組態(tài)王的各種窗口的應用，并編寫出了 自動售貨機控制 系統(tǒng)的命令語言。再 根據(jù)自動售貨機的工作流程 圖 從而完成了 PLC 程序 的 編寫 與程 第 3 頁 共 35 頁 序功能的在線運行調(diào)試 。 （ 2） 接下來 ，通過對自動售貨機的功能分析和現(xiàn)在居民的生活狀況，而制定出了本設計的具體設計方案。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)，對售貨機進行實時監(jiān)控，并對售貨過程進行仿真。 課題研究方法 本課題通過對自動售貨機的 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)王對其運行全過程進行實時監(jiān)控，通過仿真使售貨機的售貨過程直觀的展現(xiàn)出來。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施，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)的自動售貨機控制系統(tǒng)采用單片機 或者 FPGA 作為控制核心，這樣不僅會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。 自動售貨機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，只要你下指令，然后打電話到一指定戶口，帳目就會自動轉(zhuǎn)到電 話費帳單里，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，自動售貨機很受特別忙碌的人歡迎 [6]。 如今， 日本的自動售貨業(yè)已經(jīng)有 2021 多種機型、 6000 多種商品。 自動售貨機的控制方式很多，目前采用單片機、 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 進行監(jiān)控。 從 目前來看，國內(nèi)外自動售貨機的監(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 的方式進行管理。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 自動售貨機作為一種集聲、光、機電一體化的高智能化的產(chǎn)品，一般由識別系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)、制冷、應用軟件系統(tǒng)組成。這種方便快捷的購物方式越來越受到人們的青睞，同時也是現(xiàn)代化城市配套設施的需求 。 自動售貨機是可完成無人自動售貨，集光、機、電一體化的商業(yè)自動化設備。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。如果投入的金額達到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。 一般的自動售貨機由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。 Tfigures。 關(guān)鍵詞 ： 可編程控制器；自動售貨機；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