【正文】 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計）水平論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日自動售貨機的PLC系統(tǒng)設(shè)計摘 要自動售貨機是可完成無人自動售貨的商業(yè)自動化設(shè)備，它不受任何場地限制，方便快捷，可以每天24h售貨，在我國也越來越普及。PLC不但可實現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、功能強、能耗低、調(diào)試方便等優(yōu)點。論文以西門子PLC設(shè)計自動售貨機的控制系統(tǒng)，簡要介紹PLC各硬件選型，軟件的設(shè)計，PLC梯形圖的編寫和系統(tǒng)的調(diào)試方法?，F(xiàn)代的自動售貨機的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的商品而異。如果投入的金額達(dá)到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。因此，自動售貨機在商業(yè)，食品行業(yè)越來越普及，更方便消費者購買自己所需的商品。面對當(dāng)前快速發(fā)展的商品社會，人們的時間觀念越來越重，如何才能更快的購買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。通過自動售貨機進行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費時尚，快捷方便的購物方式滿足了人們在當(dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。自動售貨機已在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志。在工廠自動化（FA）系統(tǒng)中，PLC因為具備價格便宜、系統(tǒng)穩(wěn)定及環(huán)境適應(yīng)性強的特點，故一直為自動化業(yè)界所采用。 第1章　緒論 自動售貨機的理論背景與實際意義自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來。在日本，大部分的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺飲料自動售貨機。如今，在機場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動售貨機的身影。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應(yīng)運而生了。近幾年，自動售貨機逐漸被越來越多的消費者所接受。目前售貨機運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、售貨機機械故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費時費力，又無法及時準(zhǔn)確獲取自動售貨機狀態(tài)報告，給經(jīng)營者增加了管理成本和難度，也有可能給消費者的正常消費造成不便[1]。同時售貨機的一些故障信息和警報信息可以實時的傳送到相應(yīng)運營人員，從而可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題?！?自動售貨機設(shè)計的基本思路本次設(shè)計的題目是自動售貨機的PLC系統(tǒng)設(shè)計，主要是應(yīng)用西門子S7200型PLC的梯形圖來設(shè)計控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的定義、S7200型PLC的特點、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。本次設(shè)計的重要部分是第三章的設(shè)計部分，即自動售貨機梯形圖的設(shè)計。第2章 PLC的概述 PLC的定義可編程控制器（Programmable Controller）簡稱PC，個人計算機（Personal Computer）也簡稱PC，為了避免混淆，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC（Programmable Logic Controller）。為了確定它的性質(zhì)，在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC作了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。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)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計[2]。目前，許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。他們的的產(chǎn)品已風(fēng)行全世界，成為各國工業(yè)控制領(lǐng)域中的著名品牌。 PLC的特點和應(yīng)用PLC專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，以用戶需要為主，又采用了先進的微型計算機技術(shù)，所以具有以下幾個顯著特點[4]。PLC控制系統(tǒng)平均無故障時間可達(dá)2萬小時以上。2）編成簡單、使用方便PLC的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時、計數(shù)等人們所熟悉的概念，使計算機語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工業(yè)知識的人在幾天內(nèi)就能學(xué)會，這是PLC得到推廣的重要原因之一。同一臺PLC裝置用于不同受控對象時,只是輸入輸出組件、功能模塊和應(yīng)用軟件不同。4）設(shè)計、施工、投產(chǎn)試制周期短，維護容易目前PLC產(chǎn)品已實現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，正朝著通用化方向發(fā)展，設(shè)計人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應(yīng)的模塊進行組件設(shè)計。PLC還具有故障檢測及顯示的功能，使故障處理時間可縮短為10分鐘，對維護人員的技術(shù)水平要求也不太高。由于上述特點，PLC作為通用自動控制設(shè)備，可用于單一機電設(shè)備的控制也可用于工藝過程的控制，而且控制精度相當(dāng)高，操作簡便，又具有很大的靈活性和可擴展性，使得PLC的應(yīng)用越來越廣泛。PLC通電后，首先對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)。 PLC的循環(huán)掃描工作對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(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)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。（1）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。（2）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)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。圖21 PLC的掃描全過程 PLC的掃描周期及兩種工作狀態(tài)PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。但是在兩個不同的工作狀態(tài)中，掃描過程所要完成的任務(wù)是不盡相同的。圖22 運行和停止?fàn)顟B(tài)時PLC的掃描過程 PLC的編程語言PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。 PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、電源等幾部分組成。S7200系列PLC大致上由中央處理器（CPU）、存儲器、電源、輸入/輸出單元和通信接口五部分組成，如下圖31所示[9]。定時器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點，失電時，常閉觸點閉合，常開觸點打開；定時器得電時，常閉觸點打開，常開觸點閉合。定時器指令表見表31。表32 加減乘除指令梯形圖語句表描述梯形圖語句表描述ADD_I+I INT1,OUT整數(shù)加法DIV_DI/D INT1,OUT雙整數(shù)除法SUB_II INT1,OUT整數(shù)減法ADD_R+R INT1,OUT實數(shù)加法MUL_I*I INT1,OUT整數(shù)乘法SUB_RR INT1,OUT實數(shù)減法DIV_I/I INT1,OUT整數(shù)除法MUL_R*R INT1,OUT實數(shù)乘法ADD_DI+D INT1,OUT雙整數(shù)加法DIV_R/R INT1,OUT實數(shù)除法SUB_DID INT1,OUT雙整數(shù)減法MULMUL INT1,OUT整數(shù)乘法產(chǎn)生雙整數(shù)MUL_DI*D NT1,OUT雙整數(shù)乘法DIVDIVINT1,OUT帶余數(shù)的整數(shù)除法在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行下列運算：IN1+OUT =OUT，OUTIN1=OUT，IN1*OUT =OUT，OUT /IN2=OUT[11]。在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、香煙和小的生活保健用品等。例如：售貨機中有2種商品。當(dāng)按下選擇A商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去A商品的價格同時啟動相應(yīng)的電機，提取A號商品到出貨口。由此看來，售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的除法運算，這是它的內(nèi)部功能。圖32 自控售貨機工作流程圖 自動售貨機I/O點的分配輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。本次自動售貨機選用的CPU的類型為S7200 CPU224，14個輸入（~，~）、10個輸出（~，~），I/O點的分配如表33所示[12]。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中允許和別的語言編程的程序嵌套。可以用順序功能圖來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地設(shè)計出梯形圖程序[13]。本次自動售貨機的SFC圖，根據(jù)控制要求選用選擇性分支結(jié)構(gòu)和并發(fā)性分之結(jié)構(gòu)。具體進入哪個分支，取決于控制流前面的轉(zhuǎn)移條件哪一個為真。本次自動售貨機的SFC圖如下圖34所示：圖34 自動售貨機順序功能圖 梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。它與電器控制線路圖相似，如圖35所示。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言[15]。在梯形圖中引入了“能流”的概念。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。 自動售貨機的相關(guān)說明在本設(shè)計中，,，SUB_DI是雙整數(shù)減法當(dāng)成功購買物品時就減去物品對應(yīng)的數(shù)；T37—T39表示通電延時定時器,按下物品按鈕時T37—T38延時20秒，T39計時器形成計時60秒無操作找零。本設(shè)計統(tǒng)一采用按鈕開關(guān)模擬物品選擇，按鈕內(nèi)有綠燈和紅燈分別表示可購買物品和物品銷售完；指示燈模擬物品輸出及找零如圖36所示。圖37 自動售貨機PLC外部接線圖第4章 程序設(shè)計及仿真 程序設(shè)計部分 程序設(shè)計說明現(xiàn)在我們具體分析一下程序過程：為了方便分析，我們以一次交易過程為例。投幣狀態(tài)：顧客投幣，顯示投入總值，即余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過商品價格時，相應(yīng)價格選擇按鈕發(fā)生變化，綠燈亮，提示可以購買。退幣按鈕：按下找零按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應(yīng)退幣值。到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結(jié)束。自動售貨機的梯形圖（LAD）如圖41所示：可以把一次交易過程分為幾個程序塊：運行初期清零過程；投幣過程；圖41 自動售貨機梯形圖 程序調(diào)試由于實驗室沒有相應(yīng)的實物控制模型(自動售貨機)，因此，在調(diào)試系統(tǒng)控制程序時，所有的輸入信號均用開關(guān)信號和復(fù)位按鈕來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。開始程序調(diào)試：首先將PLC控制程序?qū)懭氲絇LC機器中，再選擇監(jiān)控狀態(tài)，使PLC處于“RUN”狀態(tài)，然后逐一按投幣感應(yīng)器（即硬幣識別機構(gòu)用復(fù)位按鈕信號來表示硬幣的輸入），觀察有沒有進行累加幣值；或按選擇按鈕，觀察輸出指示燈是否按預(yù)計效果閃滅（即顯示飲料選擇提示、飲料送出、送出時間和退幣提示），并通過監(jiān)控狀態(tài)觀察程序的運行過程及輸入輸出信號、內(nèi)部描述實際出現(xiàn)的問題及解決方案。例如，調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)重復(fù)線圈問題，需將程序進行合并，避免重復(fù)線圈等等。 自動售貨機仿真 自動售貨機仿真程序編寫好后無法驗證程序的正誤，編程能力很難提高，而仿真是解決這一問題的理想方法。圖42 自動售貨機選用CPU和擴展模塊 仿真中需要注意的問題在仿真的過程中需要注意的是CPU的型號一定要相互匹配，在這里我們采用的是CPU224，除此之外還需要兩個擴展模塊，在仿真的過程中程序動作可能會延遲，需要耐心等待。這是我們都希望看到的也正是我