三菱plc自動(dòng)售貨機(jī)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)摘 要 本文設(shè)計(jì)一套基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展背景與前景，詳細(xì)分析其功能和特點(diǎn)，提出了總體設(shè)計(jì)方案；選用型號(hào)為L(zhǎng)293D的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，設(shè)計(jì)了平面式貯幣、電磁閥退幣的貨幣處理裝置，雙螺旋式的送出機(jī)構(gòu)，為降低成本和開發(fā)周期，創(chuàng)造性的選用了集成鍵盤、顯示、設(shè)置功能的控制面板；以三菱FX2N-32MR型PLC為主控制器，基于GX Developer編程軟件，采用順序控制的程序設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制程序，包括投幣程序、比較選擇購(gòu)買程序和退幣程序。該設(shè)計(jì)提高了自動(dòng)售貨機(jī)的可靠性和執(zhí)行效率，且系統(tǒng)維護(hù)容易，維修簡(jiǎn)單，有一定的

2、市場(chǎng)推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖 ABSTRACTIn this paper, based on the design of a vending machine control system PLC, describes the development background and foreground of the vending machine, a detailed analysis of its features and characteristics, put forward the overall design scheme; selection of mo

3、dels for the stepping motor driver L293D is designed plane type storage credits, solenoid valves coin money handling apparatus, the double spiral feeding mechanism, to reduce costs and development cycle, creatively selected integrated keyboard, display and setting function of the control panel; Mits

4、ubishi FX2N-32MR-type PLC as the main controller, based GX Developer programming software, the use of sequential control program design ideas, designed the system control program, including coin program, compare and select your purchase coin program.This design improves the reliability and efficienc

5、y of the vending machine, and the system is easy to maintain, easy maintenance, there are some marketing value.Keywords: vending machines, programmable logic controller ladder 目錄第1章 緒論11.1課題研究背景11.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義21.3自動(dòng)售貨機(jī)功能分析21.3自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)3第2章 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 2.1PLC的硬件組成4 2.2電機(jī)的選擇42.3貨幣處理裝置72.4送出機(jī)構(gòu)72.5按鈕裝

6、置102.6 顯示裝置102.7 本章小結(jié)11第3章 總體設(shè)計(jì)方案12 3.1自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)12 3.1.1硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程12 3.1.2控制子系統(tǒng)簡(jiǎn)述13 3.1.3PLC的選擇13 3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求及基本原則14 3.2.1編程要求143.2.2基本原則153.3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖16第4章 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)184.1自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì)18 4.2 PLC選型184.2.1PLC概述184.2.2PLC的主要功能19 4.2.3 I/O點(diǎn)估算和PLC選型204.3 I/O地址設(shè)計(jì)214.4 流程設(shè)計(jì)224.5PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接244.6 程序設(shè)

7、計(jì)254.6.1比較指令和運(yùn)算指令254.6.2 投幣程序264.6.3價(jià)格比較程序26 4.6.4根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序274.6.5選擇商品和送出部分程序274.6.6找錢退幣程序284.6.7梯形圖和指令表29第5章 仿真305.1GX7CH軟件的簡(jiǎn)介 305.2 具體事例的分析31結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致 謝40附 錄41專心-專注-專業(yè)第1章 緒論1.1課題研究背景自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無(wú)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。隨著當(dāng)前城市規(guī)模的增大，很多公共場(chǎng)合都放置有自動(dòng)售貨機(jī)，極大的滿足了人們的即時(shí)性需求，為人們進(jìn)行簡(jiǎn)單物品的采購(gòu)提供了一種便利。自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來

8、在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量?jī)H有2萬(wàn)臺(tái)，相對(duì)于13億的人口大國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)多采用單片機(jī)控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，抗干擾能力相對(duì)較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)維修困難。 可編程序控制器( PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，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。

9、利用三菱FX-2N 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。本文就詳細(xì)地介紹一種用三菱FX-2N PLC 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并編寫了系統(tǒng)程序總框圖和一個(gè)具體的梯形圖，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證該控制系統(tǒng)是可行的。1.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì)，人們的時(shí)間觀念越來越重，如何才能更快的購(gòu)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。隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求。通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購(gòu)物方式滿足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)

10、展的現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活的需要。自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場(chǎng)所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道亮麗風(fēng)景線。自動(dòng)售貨機(jī)已在國(guó)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。PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)

11、行。1.3自動(dòng)售貨機(jī)功能分析 在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。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)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明，例如：售貨機(jī)中有8種商品，其中01號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為2.50元，02商品為3.50元，其余類推。現(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同此。當(dāng)按下選擇01商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取01號(hào)商品

12、到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)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。自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖1.1所示。 圖1-1自動(dòng)售貨機(jī)工作流程1.4自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，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。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。 從廣義來講投入硬幣、紙

13、幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)

14、型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015%的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。第2章 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1PLC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。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-1硬件結(jié)構(gòu)圖2-12.2 電機(jī)的選擇 選擇的參考因素主要包括：電動(dòng)機(jī)型式、電壓與轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)型式種類；電動(dòng)

15、機(jī)防護(hù)型式的選擇；電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速。 自動(dòng)售貨機(jī)吐出飲料的過程實(shí)際為電機(jī)動(dòng)作推飲料下來。綜合考慮選擇電機(jī)為L(zhǎng)293D步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于電機(jī)都是電感性負(fù)載，在停轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離開來，然后用L293D步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)需24 V電壓，控制信號(hào)經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號(hào)才可驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)有三根線：電源、地線和反饋信號(hào)(電機(jī)轉(zhuǎn)一圈送出一個(gè)低電平)。在機(jī)械制作中使電機(jī)轉(zhuǎn)一圈剛好推出一瓶飲料，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈同時(shí)產(chǎn)生一反饋信號(hào)，此信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另外一種情況是紅外檢測(cè)到有貨物落下則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.3 貨幣處理裝置 貨幣處理裝置包括

16、：檢測(cè)貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測(cè)裝置；檢測(cè)有無(wú)貨幣退還操作的退還操作檢測(cè)裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無(wú)達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，將說得到的基準(zhǔn)狀態(tài)信號(hào)利用所外部；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置。貨幣識(shí)別器種類繁多,但貯幣退幣機(jī)構(gòu)基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進(jìn)電機(jī)退幣。根據(jù)設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。當(dāng)貨幣投入后經(jīng)過識(shí)別識(shí)出電信號(hào)后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔體內(nèi)備用；當(dāng)收到退幣找零電信號(hào)后，通過退幣電磁閥或退幣電機(jī)拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部貨幣依電信號(hào)程序推出，完成自動(dòng)售貨機(jī)的退幣找零

17、功能。貨幣處理裝置流程如圖2-2 檢測(cè) 投入狀態(tài)檢測(cè)裝置 退還操作檢測(cè)裝置 規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)外部裝置 外部輸出裝置2-2貨幣處理裝置流程圖2.4 送出機(jī)構(gòu)目前，應(yīng)用于自動(dòng)售貨機(jī)上的商品送出機(jī)構(gòu)種類較多，經(jīng)過篩選比較選用彈簧推動(dòng)式送出機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機(jī)構(gòu)成的，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，同時(shí)推出一瓶飲料。本文所設(shè)計(jì)的罐體送出機(jī)構(gòu)主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進(jìn)電機(jī)和前后兩邊側(cè)板構(gòu)成 ,其中槽輪上槽弧的半徑為罐體的半徑 ,貨道寬度為罐體的直徑.如下送出機(jī)構(gòu)示意圖2-3所示.圖2-3 送出機(jī)構(gòu)示意圖2.5 按鈕裝置自動(dòng)售貨機(jī)的按鈕裝置，其特征在于備有操作按鈕和基板

18、，操作按鈕設(shè)置在面板上，基板設(shè)置在操作按鈕側(cè)的相反側(cè)，具有顯示部分和檢測(cè)機(jī)構(gòu)，顯示部分顯示與操作按鈕對(duì)應(yīng)的信息，檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)操作按鈕的操作，顯示部分設(shè)在基板上的與操作按鈕不相向的位置。2.6 顯示裝置液晶顯示器(LCD)是現(xiàn)在非常普遍的顯示器,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極射線管顯示器（CRT）大不相同，LCD是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件，包括段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時(shí)導(dǎo)通，使液晶排

19、列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時(shí)，排列則變得混亂，阻止光線通過。第3章 總體設(shè)計(jì)方案3.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)3.1.1控制系統(tǒng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)由以下四個(gè)部分組成:（1）售貨價(jià)格系統(tǒng)自動(dòng)售貨機(jī)售出的同類商品可分若干品種，其售前設(shè)定價(jià)格須預(yù)先貯存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機(jī)的價(jià)格設(shè)置系統(tǒng)由按鍵和存儲(chǔ)器組成，通過按鍵選擇被設(shè)價(jià)商品的種類及價(jià)格，并將價(jià)格寫入存儲(chǔ)器。此外，在簡(jiǎn)易型售貨機(jī)中，由于出售商品種類少，價(jià)格變化小，使用幣種單一，也可用硬件來設(shè)置價(jià)格，采用撥碼開關(guān)對(duì)應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。（2）累計(jì)、可售指示和退幣系統(tǒng)控制系統(tǒng)的核心CPU對(duì)識(shí)幣、退幣、無(wú)貨檢測(cè)及購(gòu)貨信號(hào)進(jìn)行巡回檢查，當(dāng)有識(shí)幣信

20、號(hào)后，將金額數(shù)值送入金額累計(jì)存儲(chǔ)器中進(jìn)行累計(jì)，并通過串行擴(kuò)展口進(jìn)行顯示，如金額累計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，則通過串行接口使可售指示燈亮，提示購(gòu)貨。此時(shí)可按下購(gòu)貨按鈕，由CPU檢測(cè)到購(gòu)貨信號(hào)后，如金額累計(jì)存儲(chǔ)器中數(shù)值與預(yù)設(shè)價(jià)格相等，則通過并行擴(kuò)展接口驅(qū)動(dòng)電磁閥或微電機(jī)驅(qū)動(dòng)出商品，并將金額累計(jì)存儲(chǔ)器清零，完成一次售貨過程；如累計(jì)金額大于預(yù)設(shè)價(jià)格時(shí)，驅(qū)動(dòng)商品后，相減差額由信號(hào)驅(qū)動(dòng)退幣，實(shí)現(xiàn)售貨和退幣找零功能。（3）檢測(cè)系統(tǒng)在自動(dòng)售貨機(jī)商品貯存道下方安有接觸行程開關(guān)，當(dāng)貯存道內(nèi)有商品時(shí)，壓下行程開關(guān)，售貨機(jī)正常工作；當(dāng)商品出售完畢時(shí)，行程開關(guān)被釋放，向CPU發(fā)出無(wú)貨信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)通過串行擴(kuò)展接口向相

21、應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號(hào)，使機(jī)身外部 “售完”指示燈亮，此種商品自動(dòng)停售，即使投幣累計(jì)金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，可售按鈕仍然無(wú)啟動(dòng)信號(hào)，金額累計(jì)存儲(chǔ)器也不清零。（4）累計(jì)及自測(cè)功能系統(tǒng)自動(dòng)售貨機(jī)CPU在每次售出商品后，向售出累計(jì)存儲(chǔ)器中累計(jì)售出數(shù)據(jù)，通過售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計(jì)結(jié)果。此外，在按下自測(cè)功能鍵后，出現(xiàn)自測(cè)功能信號(hào)，由外部按鍵操作，可檢測(cè)各商品貯存道的驅(qū)動(dòng)商品功能。3.1.2 PLC的選擇當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分

22、析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：首先是功能方面， 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。然后是價(jià)格方面，不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的

23、價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。經(jīng)過仔細(xì)的考慮及思考，選用三菱FX2N的PLC。3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求及基本原則3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)過程中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究。（2）保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC 控

24、制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在達(dá)到目的的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指

25、令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)少些。（2）要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補(bǔ)充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。特別是在編制復(fù)雜的程序時(shí)，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗(yàn)，整理出一些標(biāo)準(zhǔn)的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計(jì)算機(jī)中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設(shè)計(jì)起來簡(jiǎn)單，別人也易了解。（3）要使所編的程序合乎PLC的性能指標(biāo)及工作要求所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在所選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的

26、掃描時(shí)間要少于所選用PLC的程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)間。（4）所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行PLC的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程序。它的運(yùn)行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對(duì)象完成了工作循環(huán)，則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)橹挥羞@樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。根據(jù)上述要求，制定合理方案：首先，應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)的任務(wù)分工，上位機(jī)主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機(jī)則主要用來完成PLC程序的編寫；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PLC程序的編寫時(shí)需要先分配PLC的I/O點(diǎn)，確定上、下位機(jī)的接口；然后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作；最后，進(jìn)行上位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與

27、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)。另外，上位機(jī)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作是密切配合的，它們無(wú)論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對(duì)象，利用PLC來控制這個(gè)仿真的自動(dòng)售貨機(jī)，仿真的自動(dòng)售貨機(jī)接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一方面，仿真界面中的仿真自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語(yǔ)言來完成的。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)中的下位機(jī)，也就是主要是對(duì)PLC在其中的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。由此繪出系統(tǒng)組成框圖如3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖PLC控制系統(tǒng)：接受人民幣識(shí)別系統(tǒng)信息，確認(rèn)已接受的

28、人民幣是否可購(gòu)買消費(fèi)者所指定的商品，確認(rèn)后按要求售出商品。錢幣識(shí)別傳感器：主要包括紙幣識(shí)別器、硬幣識(shí)別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實(shí)現(xiàn)識(shí)別真假紙幣(一般為拾元、伍元)和硬幣(壹元、伍角)、拒收假幣和殘幣、正確找零的功能。補(bǔ)料及出貨系統(tǒng)：貨柜由多層貨架組成，當(dāng)購(gòu)物者指定所需商品后，由控制系統(tǒng)啟動(dòng)出貨系統(tǒng)出貨；當(dāng)某種貨物被取出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)自動(dòng)補(bǔ)料（在這里補(bǔ)料機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的傾斜式機(jī)構(gòu)，即當(dāng)某種貨物被售出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)里面的貨物直接向前滑至首位進(jìn)行補(bǔ)位）。顯示機(jī)構(gòu)：顯示購(gòu)買的瓶數(shù)、投入的錢數(shù)以及剩余的錢數(shù)。第4章 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì)4.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) （1）通過分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互

29、動(dòng)關(guān)系較為復(fù)雜，故采取步進(jìn)指令較為簡(jiǎn)單。（2） 本自動(dòng)售貨機(jī)可使用5角硬幣，給計(jì)總金額數(shù)帶來麻煩，可對(duì)除5角識(shí)別器以外的所對(duì)應(yīng)INC指令的計(jì)數(shù)器中的值乘2 計(jì)算來方便計(jì)算總錢數(shù)，即將所有“元”轉(zhuǎn)化為多少個(gè)“5角”。（3）找余時(shí)，可找1元與5角，故需對(duì)剩余總金額寄存器中的數(shù)目除以2 和取模2，除2結(jié)果即為當(dāng)前要找1元的數(shù)目，取模2結(jié)果即為當(dāng)前要找5角數(shù)目。（4）PLC 選用繼電器輸出型。（5）實(shí)現(xiàn)顧客的循環(huán)購(gòu)買，故需實(shí)現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)（向后跳轉(zhuǎn)）。當(dāng)顧客再次購(gòu)買時(shí)，余額寄存器（為了退幣，該寄存器中值已除2）中值要先乘2，以便與商品價(jià)格比較（商品價(jià)格已轉(zhuǎn)化為多少個(gè)5角），再進(jìn)入下次購(gòu)買 。（6）退

30、幣結(jié)束時(shí)，使用SET指令恢復(fù)初始態(tài)，并置位所有寄存器，以準(zhǔn)備下一個(gè)顧客購(gòu)買飲料，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤4.2 PLC選型4.2.1 PLC概述PLC的定義在PLC的發(fā)展過程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），英文縮寫為PC，并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制以對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制?！眹?guó)際電工委員會(huì)（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了草案第二稿，198

31、7年2月頒布了草案第三稿。該草案中對(duì)可編程序控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備等都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)。”定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)和應(yīng)用能力。4.2.2 I/O點(diǎn)估算和PLC選型PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以作備用。通常，一條邏輯指令占存儲(chǔ)

32、器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等指令需占存儲(chǔ)器的空間。在選擇存儲(chǔ)器容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%至25%考慮裕量。I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%至15%考慮備用。用戶存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量。需要的用戶存儲(chǔ)容量的大小由用戶程序的長(zhǎng)短決定。PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。本設(shè)計(jì)采用的是微型PLC，其中外部輸入端有五角、一元、五元投入端口，礦泉水、可樂、綠茶選擇按鈕，開始按鈕，退幣按鈕；外部輸出端有礦泉水、可樂、綠茶指示燈，退幣指示燈，礦泉水、可樂、綠茶輸出端口，退幣端口，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)小型電機(jī)控制電磁閥產(chǎn)生對(duì)飲料和錢幣的輸出，在選擇飲料的同時(shí)會(huì)有相應(yīng)的指示燈亮，其指示采用的電是經(jīng)過變壓器調(diào)制成的24V電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為11點(diǎn)。根據(jù)以上分析，可選用32點(diǎn)（16I/16O）的PLC，現(xiàn)選用三菱公司的FX2N-32