【正文】 1b) CX1020N000:以太網口2c) CX10200000:CPU單元和散熱板，含LED診斷指示燈及CF卡槽d) CX11000002：電源模塊（KBus），為CPU及I/O端子模塊供電e) KL****：KBus總線I/O端子模塊，本例中為KL1104和KL2408 IPC選型整個硬件系統(tǒng)中最為核心的部分當屬IPC，本設計選用的是德國倍福公司（Beckhoff）出產的CX1020嵌入式PC。 CPU 對現(xiàn)有CX 系列產品進行了擴展。除了 CPU 和芯片組之外，CX1020 模塊還包含各種尺寸的主內存，標配為 256MB 的 DDR RAM，它可以擴展為 512MB 或者 1GB。TCX1020 的標準配置包括一個 64MB 的 CF 卡以及兩個以太網 RJ 45 接口。所有其它的 CX 系列組件都可通過設備兩端的 PC/104 接口連接。操作系統(tǒng)可以是 Windows CE 或嵌入式 Windows XP。與 CX1010 不同，CX1020 還可以通過 TwinCAT NC I 完成帶插補的軸運動。CPU 模塊需要一個 CX1100 型電源模塊。CX11000004 電源模塊在 CX1020 和 EtherCAT 端子模塊之間提供了一個直接接口。倍福 CX1020嵌入式PC的技術參數(shù)如下：表 1 倍福嵌入式PC CX1020 技術參數(shù)處理器Intel174。 M ULV，1 GHz 時鐘頻率閃存64 MB CF 卡主內存256 MB DDR RAM（可以擴展到 512 MB，1GB）接口2 x RJ 45（以太網，內部交換機）診斷 LED1 x 電源，2 x LAN 鏈接/功能，TC 狀態(tài)，1 x 閃存存取擴展槽1 x I + II 型 CF 卡，帶彈出裝置時鐘由內部電池供電的時鐘，用于顯示時間和日期操作系統(tǒng)Microsoft Windows CE 控制軟件TwinCAT PLC runtime系統(tǒng)總線16 位 ISA（PC/104 標準）電源通過系統(tǒng)總線供電（通過 CX1100xxxx 電源模塊）最大功耗11 W（包括 CX1020N0xx 系統(tǒng)接口）尺寸（W x H x D）96 mm x 112 mm x 98 mm重量約 550 g工作溫度/儲藏溫度0…+50 176。C相對濕度95 %，無冷凝抗振動/抗沖擊性符合 EN 6006826/EN 60068227/29 標準抗電磁干擾/靜電放電符合 EN 6100062 /EN 6100064 標準防護等級IP 20 輸入模塊選型本設計中涉及到的輸入量均為數(shù)字量，因此選用倍福KBus系列總線端子模塊中的KL1104——4通道數(shù)字量輸入模塊。KL110帶有不同速度的輸入濾波。KL1104特別適合安裝在控制柜內，以節(jié)省空間。KL2408（正向開關）數(shù)字量輸出端子模塊以電氣隔離的形式將自動化單元傳輸過來的二進制控制信號傳到處理層的執(zhí)行器上。它們通過具有過載和短路保護功能的輸出端子模塊處理負載電流。它們特別適合安裝在控制柜內，以節(jié)省空間。所有組件所使用的參考點必須與 KL2408的參考點相同。在 KL2408 中，由 24 V 電源觸點為輸出端子模塊供電。且綠色燈可以被按下，選擇商品并確定購買數(shù)量。4 軟PLC的軟件選擇 TwinCAT簡介TwinCAT是德國倍福公司以基于PC的控制技術為核心開發(fā)的一套自動化軟件。倍福（Beckhoff）的TwinCAT自動化軟件具有良好的開放性及可升級性，是PC控制系統(tǒng)的核心部分。作為一種純粹的軟PLC，TwinCAT PLC允許在一個PC上實現(xiàn)4個虛擬的“PLC CPU”，每個最多可運行4個用戶任務。 結構化文本（ST）本設計中PLC編程所采用的編程語言為基于IEC611313國際標準的“結構化文本（ST）”。尤其適合應用在較復雜的數(shù)學計算中。亦即ST為諸如編程循環(huán)等這些常用的結構提供預先規(guī)定的結構。表2為按照操作符的優(yōu)先級大小列出的ST操作符表：表 2 ST操作符表操作符號優(yōu)先級至于括號內（表達式）0（最高）功能調用功能名（參數(shù)表）1冪運算EXPT2負值3建立補償NOT4乘*5除/6取模MOD7加+8減9比較,=,=10等于=11不等于12布爾“與”AND13布爾“異或”XOR14布爾“或”O(jiān)R15（最低）表3為ST的指令表：表 3 ST指令表指令示例賦值A:=B。 C:=SIN(X)。A:=。IFIF DTHEN C:=A。ELSE C:=D。CASECASE INT1 OF1:BOOL1:=TRUE。ELSEBOOL1:=FALSE。END_CASE。EXIT。END_FORWHILEWHILE J=100 AND ARR[J] 70 DOJ:=J+2。REPEATREPEAT J:=J+2。EXITEXIT。5 PLC控制程序設計 PLC控制要求本自動售貨機的工作流程圖如圖8所示：圖 8本設計中的自動售貨機采用購物車的形式，即：從歡迎界面到商品列表界面后，選擇商品類型，然后進入該商品的介紹頁面，選擇購買的數(shù)量，最后點擊確認，可回到商品列表繼續(xù)選擇其他商品，所有商品都選購完后，則可進入購物清單界面，投入錢幣后即可付款完成交易和取貨。程序如下：PROGRAM MAINVAR CostAll: REAL。(*差額*) MoneyEnough: BOOL。 canntpay:BOOL。 TON1: TON。 a: BOOL。（*ADS讀取功能塊*） FB_SlotCmd1: FB_SlotCmd。（*結構體定義*） TP1: TP。END_VAR（*可視化界面初始化，默認為歡迎界面*）IF DONE=FALSE THENCURRENTVISU:=39。DONE:=TRUE。（*子程序調用*）manage()。（*指示燈輸出及按鍵輸入子程序*）cargoA()。（*商品B子程序*）cargoC()。（*商品D子程序*）cargoE()。（*找零計算子程序*）paid()。 （*消費總計*）（*判斷已投入金額是否足夠*）IF CostAll=CashTHENMoneyEnough:=TRUE。ELSEMoneyEnough:=FALSE。END_IF。ELSE canpay:=FALSE。canntpay:=NOT canpay。TOF1(IN:= , PT:= t15ms, Q=a , ET= )。39。cash:=*5+*10+*20+*+*1。IF b=TRUE THEN:=TRUE。:=0。:=0。:=Output1。:=FALSE。39。 商品子程序本設計中，有A、B、C、D、E共5種商品，每個商品均有一個獨立的子程序，判斷當前商品的庫存，并給出相應的指示燈信號。在確認購買后，提交到購物清單中。(*有貨*)Stockout: BOOL。 (*價格*) Number: WORD。 (*購買量+1*) sub1: BOOL。 (*加減計數(shù)器*) Cart1 : BOOL。 (*加入購物車*) CANCEL1: BOOL。 (*取消*) NotBuying: BOOL。 END_VAR(*判斷庫存*)IF Quantity_a0THEN Stockout:=FALSE。ELSE Stockout:=TRUE。END_IF。(*計算當前價格*)Cost:=Price_a*Number。TP1(IN:=cart , PT:=t300ms , Q= , ET= )。END_IF。SELECTING39。(*取消，清零購買數(shù)量和價格，可視化跳轉回商品選擇界面*)cancel:=cancel1 OR 。Number:=0。TP2(IN:=cancel , PT:=t300ms , Q= , ET= )。SELECTING39。ELSE NotBuying:=TRUE。 零錢計算子程序本設計中的自動售貨機找零的幣種為1元和5角的兩種硬幣，考慮到若添加紙幣的退幣機構將大大增加硬件投資，故按行業(yè)一般標準設計，只找零硬幣。 x: REAL。END_VARIF change=0 THEN changeEnough:=TRUE。 xx:=x。 n100:=n100+1。 xx:=xn100*100。 ELSE x:=xx。 n50:=n50+1。 xx:=xn50*50。 END_IF (*20*) WHILE xx=20 DO xx:=xx20。 END_WHILE IF n20=Change20 THEN n20:=Change20。 ELSE x:=xx。 n10:=n10+1。 xx:=xn10*10。 END_IF (*5*) WHILE xx=5 DO xx:=xx5。 END_WHILE IF n5=Change5 THEN n5:=Change5。 ELSE x:=xx。 n1:=n1+1。 xx:=xn1*1。 END_IF (**) WHILE xx= DO xx:=。 END_WHILE IF nhalf=Changehalf THEN nhalf:=Changehalf。 ELSE x:=xx。 ELSE ChangeEnough:=FALSE。 Output1:=n1。 Output10:=n10。 Output50:=n50。 n1:=0。 n10:=0。 n50:=0。 后臺管理子程序本設計帶有后臺管理程序，管理員可以用密碼進入后臺修改貨物單價或查看銷售情況。管理員還可隨時查看當前機內貨物庫存情況和錢箱內錢幣數(shù)量。后臺管理子程序段如下：PROGRAM manageVAR PERSISTENT(*保持性變量，保存密碼*) password:STRING:=39。(*密碼初始化，僅在程序重裝時*)END_VARVAR Password_input: STRING。 check:BOOL。 NEW_Password: STRING。 n: INT。 done: BOOL。 TP1: TP。(*銷售額總計*)Sales:=SalesA+SalesB+SalesC+SalesD+SalesE。 Password_input:=39。 ELSE NOTadmin:=FALSE。