【正文】 物品售完 ) 19 食品一元紅燈 (物品售完 ) 20 飲料一元紅燈 (物品售完 ) 21 飲料二元紅燈 (物品售完 ) 22 日用二元紅燈 (物品售完 ) 23 日用三元紅燈 (物品售完 ) 24 找零 25 出食品五角 26 出食品一元 27 出飲料一元 28 出飲料二元 29 出日用二元 30 出日用三元 31 食品五角綠燈（可以購(gòu)買） 32 食品一 元綠燈（可以購(gòu)買） 33 飲料一元綠燈（可以購(gòu)買） 34 飲料二元綠燈（可以購(gòu)買） 35 日用二元綠燈（可以購(gòu)買） 36 日用三元綠燈（可以購(gòu)買） 順序功能圖（ SFC） 什么是順序功能圖（ SFC） 順序功能圖是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。 PLC 通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí) PLC 又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。現(xiàn)投入 1個(gè) 1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò) A商品的價(jià)格時(shí)，A 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買， B商品也提示。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能 自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了 完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程（如圖31），并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。 表 31定時(shí)器指令 語(yǔ)句 描述 TON Txxx， PT 接通延時(shí)定時(shí)器 TOF Txxx， PT 斷開延時(shí)定時(shí)器 TONR Txxx， PT 保持型接通延時(shí)定時(shí)器 BITIM OUT 起動(dòng)間隔定時(shí)器 CITIM IN,OUT 計(jì)算間隔定時(shí)器 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令 在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除指令（見表 322）分別執(zhí)行下列運(yùn)算： IN1+IN2=OUT， IN1— IN2=OUT， IN1*IN2=OUT， IN1/IN2=OUT。定時(shí)器的當(dāng)前值 、設(shè)定值均為 10 位有符號(hào)整數(shù)（ INT），允許的最大值為 32767。 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件 定時(shí)器 定時(shí) 器是 PLC 中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。 圖 23 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 6 第 3 章 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì) 西門子 S7200 PLC 特點(diǎn) 機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1）體積小 （ 2）重量輕 （ 3） DIN 導(dǎo)軌安裝和安裝孔 電器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1）免維護(hù)性；（ 2）內(nèi)配 24V/180mA 或 280mA 直流；（ 3）靈活中斷輸入；（ 4）便于擴(kuò)展 ；（ 5）機(jī)內(nèi)配有高速計(jì)數(shù)器， CPU212 為 2kHz 加 /減計(jì)數(shù)器， CPU214 ～ CPU216有兩個(gè)獨(dú)立 7kHz 高速計(jì)數(shù)器；（ 6）模擬電位器外部設(shè)定。 圖 22 PLC的掃描全過(guò)程 PLC 的硬件組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 PLC 的循環(huán)掃描工作 對(duì)每個(gè)程序， CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。 PLC 通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見圖23）。 日本三菱電機(jī)公司（ MITSUBISHI）于 1971 年開始研制 PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A 等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我 國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士。 PLC 的簡(jiǎn)介 PLC 是以 CPU 為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起 來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。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，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 本次設(shè)計(jì)的重要部分是第三章的設(shè)計(jì)部分，即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基 本思路 本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門子 S7200型 PLC 的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如： PLC 的定義、 S7200 型 PLC 的特點(diǎn)、 PLC的編程語(yǔ)言、 PLC 的硬件組成等。同時(shí)售貨機(jī)的一些故障信息和警報(bào)信息可以實(shí)時(shí)的傳送到相應(yīng)運(yùn)營(yíng)人員，從而可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。目前售貨機(jī)運(yùn)行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機(jī)機(jī)械故障等，經(jīng)營(yíng)者普遍采用人工定時(shí)巡回視察的管理辦法，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確獲取自動(dòng)售貨機(jī)狀態(tài)報(bào)告，給經(jīng)營(yíng)者增加了管理成本和難度，也有可能給消費(fèi)者的正常消費(fèi)造成 不便。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、公園等客流較大的場(chǎng)所，已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。在日本， 70％的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂(lè)公司在全世界就布有 50 萬(wàn)臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)。 II 目 錄 目 錄 ................................................................ V 第 1章 緒論 .....................................................1 自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義 ................................ 1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ...................................... 1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路 ..................................... 2 第 2章 PLC 的概述 ................................................3 PLC 的定義 .................................................... 3 PLC 的簡(jiǎn)介 .................................................... 3 PLC 的工作原理 ................................................ 3 PLC 的循環(huán)掃描工作 ............................................ 4 PLC 的硬件組成 ................................................ 4 第 3章 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì) ..........................................6 西門子 S7200 PLC 特點(diǎn) ........................................ 6 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)軟元件 ......................................... 6 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能 .......................................... 7 自動(dòng)售貨機(jī) I/O 點(diǎn)的分配 ........................................ 8 順序功能圖（ SFC） ............................................ 9 梯形圖（ LAD） ............................................... 11 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明 ........................................ 17 自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖 ...................................... 18 自動(dòng)售貨機(jī)仿真 .............................................. 19 致 謝 .........................................................21 參考文獻(xiàn) .......................................................22 1 第 1 章 緒論 自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式， 20 世紀(jì) 70年代自日本和歐美發(fā)展起來(lái)。利用 PLC 控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。具體說(shuō)明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。在 PLC梯形圖的編寫時(shí)，文中采用的是西門子 PLC梯形圖專用編譯軟件 STEP7 來(lái)進(jìn)行編寫。 I 摘 要 本論文設(shè)計(jì)的是 基于 西門子 S7200 系列 PLC 構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的來(lái)源與發(fā)展，以及它在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的方案進(jìn)行了論證，介紹了 PLC 的基本組成、特點(diǎn)以及工作原理，對(duì) 基于 西門子 S7200 系列 PLC 構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。 文中詳盡地介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的各硬件組成，并完成了 PLC 外部接線圖。介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，然后以一次交 易過(guò)程為例，把交易過(guò)程分為幾個(gè)程序塊，然后分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過(guò)程。 關(guān)鍵詞 ： 智能搶答器、 PLC、順序功能圖、梯形圖。它又被稱為 24 小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。 在中國(guó) ,自動(dòng)售貨機(jī) 1999 年開始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)。 從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。 它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國(guó)家商品零售的一種主要方式。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)，自動(dòng)售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來(lái)方便的同時(shí)，也為經(jīng)營(yíng)者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來(lái)很大的不便。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以使自動(dòng)售貨機(jī)的經(jīng)營(yíng)者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售狀況進(jìn)行商品銷售狀況分析，預(yù)測(cè)商品的銷售走勢(shì)，確定合理的采購(gòu)和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。 此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角 、一元的硬幣 ； 如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間內(nèi)（ 2分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣； 當(dāng)投入硬幣的總值等于或超過(guò)物品價(jià)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈才亮綠燈； 當(dāng)物品對(duì)應(yīng)的指示燈亮綠燈時(shí)，按下按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍； 如果顧客投入硬幣總值超過(guò)所選物品的價(jià)值時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退 2 還顧客； 當(dāng)顧客成功購(gòu)買完一件物品后 20 秒無(wú)操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； 如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客； 找零時(shí)顧客可選擇退一元的還是五角的； 當(dāng)物品不足時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無(wú)反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) PLC 的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖 準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這 樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理 3 第 2 章 PLC 的概述 PLC 的定義 PLC（ 可編程邏輯控制器） 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