自動售貨機畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題目 基于PLC的自動售貨機的設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院 電氣與自動化工程學(xué)院 </p><p>　　年 級 專 業(yè) 電氣工程及其自動化</p><p>　　班 級 學(xué) 號 </p&g

2、t;<p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職 稱 </p><p>　　論文提交日期 </p><p>　　基于PLC的自動售貨機的設(shè)計</p><p><

3、b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)在城市的發(fā)展規(guī)模越來越大，在很多公共場所都放置了自動售貨機，方便快捷的滿足了人們的需求，為人們在對簡單物品采購的時候提供了一種便利。傳統(tǒng)的一些自動售貨機大多采用的是單片機控制方式，抗干擾的能力相對較差，系統(tǒng)硬件設(shè)計比較復(fù)雜，系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性很難得到保證，維修和維護困難。</p><p>　　本次設(shè)計一套基于PLC的自

4、動售貨機的控制系統(tǒng)，簡單闡述了自動售貨機的發(fā)展前景與背景，詳細分析其主要功能和特點，提出了總的設(shè)計方案；此次設(shè)計基于WinCC和西門子S7-300PLC，主要是對自動售貨機的硬件方面和軟件方面進行仿真設(shè)計，采用了順序控制的程序設(shè)計思路，設(shè)計了系統(tǒng)的控制程序，包括投幣程序、購買程序和退幣程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞：售貨機 PLC 自動化 WinCC</p><p>　　The

5、design of the vending machine based on PLCAbstract</p><p>　　Now with the development of the city scale is more and more big, the vending machines were placed in many public places, convenient, satisfy peop

6、le's demand for people at the time of purchase of simple items provides a convenient.Some of the traditional vending machine is mostly USES a single-chip computer control mode, anti-interference ability is relatively

7、 poor, the system hardware design is more complex, it is hard to guarantee the stability and reliability of the system, repair and mainten</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言1&

8、lt;/b></p><p>　　第1章 自動售貨機的介紹2</p><p>　　1.1自動售貨機概述2</p><p>　　1.2自動售貨機前景分析3</p><p>　　1.2自動售貨機功能分析4</p><p>　　第2章 總體設(shè)計方案5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)整

9、體設(shè)計方案5</p><p>　　2.2自動售貨機的組態(tài)設(shè)計方案5</p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖6</p><p>　　2.4總體方案設(shè)計7</p><p>　　第3章 自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計9</p><p>　　3.1 硬件選擇9</p><p>　　3.1.1 電

10、機的選擇9</p><p>　　3.1.2貨幣處理裝置9</p><p>　　3.1.3 送出機構(gòu)9</p><p>　　3.1.4 按鈕裝置10</p><p>　　3.1.5 顯示裝置10</p><p>　　第4章 自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計10</p><p>　　4.1 基于P

11、LC的自動售貨機控制系統(tǒng)10</p><p>　　4.1.1自動售貨機硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程10</p><p>　　4.1.2自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述11</p><p>　　4.1.3 基于PLC的自動售貨機控制12</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求及基本原則13</p><p

12、>　　4.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求13</p><p>　　4.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則14</p><p>　　4.3 自動售貨機PLC控制方案設(shè)計14</p><p>　　4.4 PLC選型15</p><p>　　4.4.1 PLC的介紹15</p><p>　　4.4.2P

13、LC概述16</p><p>　　4.4.3 I/O點估算18</p><p>　　4.4.4 PLC選型18</p><p>　　4.5程序設(shè)計18</p><p>　　4.5.1 I/O地址設(shè)計18</p><p>　　4.5.2 流程設(shè)計20</p><p>　　4.5.3 投

14、幣程序設(shè)計20</p><p>　　4.5.4購買程序設(shè)計21</p><p>　　第五章 上位機部分軟件設(shè)計28</p><p>　　5.1 WinCC軟件簡介28</p><p>　　5.2人機界面（HMI）設(shè)計29</p><p>　　5.2.1新建工程29</p><p>　

15、　5.2.2自動售貨機的界面設(shè)計30</p><p>　　5.3 與PLC建立通信30</p><p>　　5.4 變量的連接33</p><p>　　5.4.1 對按鈕進行變量連接33</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試與運行監(jiān)控37</p><p>　　6.1系統(tǒng)調(diào)試37</p><

16、;p><b>　　結(jié)　論38</b></p><p><b>　　參考文獻 39</b></p><p><b>　　謝 辭40</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　根據(jù)自動售貨機目前的發(fā)展情況來說

17、，它出現(xiàn)的主要原因是因為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由勞動密集型向技術(shù)密集型發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于消費環(huán)境、銷售模式的轉(zhuǎn)變以及大量消費和大量生產(chǎn)，使得新的流通渠道很有必要的出現(xiàn)；相對來說，由于購物中心，超市，百貨公司等購買渠道的出現(xiàn)，伴隨著往往是人工費的增加；而且，在場地上也會受到很大的限制，在一些環(huán)境里，比如說醫(yī)院，學(xué)校之類購物的便利性很難得到體現(xiàn)，而無需人工售賣的自動售貨機將會是一種應(yīng)運而生的必要產(chǎn)物。</p><p>　　從狹義的角度

18、來說就是一種可以實現(xiàn)無人販賣的一種自動化販賣，從廣義角度來說進行信用卡、投幣等操作后可以販賣商品的一種機器。按照供給條件來講，自動售貨機可以24小時不間斷的無人售貨的系統(tǒng)非常方便，適應(yīng)消費模式和消費環(huán)境的變化，使得人力的不足得到充分補充，經(jīng)營時所需要的面積小、資本少，人工費用增長的問題可以得到很好地解決，能夠吸引人們好奇心從而促使他們購買的自身性能等各種優(yōu)點。</p><p>　　目前，自動售貨機正在進一步實現(xiàn)合

19、理化、信息化。例如，在通過電話線路將售貨機的庫存信息傳輸?shù)綘I業(yè)點的計算機，以確保貨物的補充，保證自動售貨機，及時補充和發(fā)送商品，同時在某些時候還可遠程控制售貨機無償販賣，同時，為了防止全球氣候變暖，在研究自動售貨機時，在節(jié)能方面，將會投入更多，節(jié)能的自動售貨機將成為業(yè)界的主流。與此同時，在夏季用電高峰的時候、 此節(jié)能型自動售貨機可以在關(guān)閉冷卻器的同時商品卻還能保持足夠的溫度。跟傳統(tǒng)的自動售貨機相比較，這種節(jié)能型的自動售貨機將會節(jié)省差不多

20、10%的電力資源。進入21世紀后，自動售貨機的發(fā)展方向?qū)枪?jié)約資源和能源，以及提供更多功能。</p><p>　　由于經(jīng)濟緩慢復(fù)蘇，社會更為關(guān)注的是對在工作場合提供飲料、零食的福利事業(yè)。自動售貨機是提高職工工作效率最有效的手段，也是最廉價、最方便的手段，而且很好的保障了愜意的工休時間。尤其是在一些全天無休、不間斷工作的一些辦公場所之中，為了解決能夠不間斷的喝道咖啡飲品的問題，使用方便快捷的小型飲料沖飲機變得尤為

21、重要，而在這種情況之下導(dǎo)致咖啡飲品與自動售貨機的快速融合。更為直觀的體現(xiàn)在于1999年的全美咖啡服務(wù)協(xié)會和全美自動售貨機協(xié)會的合并。</p><p>　　第1章 自動售貨機的介紹</p><p>　　1.1自動售貨機概述</p><p>　　自動售貨機是一種商業(yè)自動化設(shè)備，用來完成自動購買。自動售貨機沒有任何空間的限制，可以方便快捷的銷售一整天，深受大家的喜愛。自動

22、售貨機在很多城市的各個角落都有放置，銷售的商品也多種多樣，從點心、飲料、牙膏牙刷，到藥品、香煙等等。多年以來，自動售貨機行業(yè)在中國快速發(fā)展，汽車站，商業(yè)建筑，廣場，工廠，街道，學(xué)校，醫(yī)院都有出現(xiàn)售貨機的痕跡。這也變得越來越受人歡迎與喜愛的一種快捷購買方式，這也是一個現(xiàn)代城市發(fā)展設(shè)施的要求。常見的自動售貨機如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 自動售貨機</p><p>　　自動販

23、賣機首次出現(xiàn)在上世紀中期年代的歐洲和美國，那個時候在美國，人們可以使用在自動售貨機上買到1美分一塊的口香糖。從上世紀中期在到現(xiàn)在，由于迅速發(fā)展和應(yīng)用的計算機，第四次工業(yè)革命在以信息技術(shù)革命作為中心使零售行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，其中之一就是發(fā)達國家的商品流通領(lǐng)域中自動售貨機的出現(xiàn)以及迅速發(fā)展。隨著人們生活方式的改變，在快節(jié)奏的，效率高的變化，表現(xiàn)在時間上的價值尤為重要，消費者更加注重購買時候的方便，直接。隨著越來越多的自動售貨機，貨物的

24、包裝已經(jīng)成為一種定量和標準化，銷售商品的多樣化，體現(xiàn)出自動售貨機更多亮點。于此同時，自動售貨機在即時性消費需求方面是其它零售方式無可替代的。2002年4月5日在美國出版的《幸?！冯s志講到美國在2001年自動售貨行業(yè)利潤增長率在發(fā)展最快的行業(yè)之中居第四位，具體增長率為21.4%；從1996年到2001年這幾年當中，自動售貨行業(yè)的平均年利潤增長率為78.4%，是增長最快的行業(yè)。由于擁有如此巨大的優(yōu)勢所以使得自動售貨機廣泛應(yīng)用于全世界。<

25、;/p><p>　　1.2自動售貨機前景分析</p><p>　　自動售貨機是一種能夠自動自動付貨的機器，根據(jù)所投入的錢幣，可以購買相應(yīng)的商品。在商業(yè)自動化的設(shè)備中自動售貨機是其中一種常用設(shè)備，它能方便交易、節(jié)省人力，不受地點、時間的限制。它被稱作是24小時不間斷營業(yè)的微型超市，是一種全新的商業(yè)零售形式?？梢苑殖扇N：綜合自動售貨機、食品自動售貨機、飲料自動售貨機。</p>&l

26、t;p>　　未來的發(fā)展趨勢是自動化，不論是服務(wù)業(yè)、零售業(yè)還是制造業(yè)。我們相信越來越多的設(shè)備將會取代現(xiàn)在的人工。在這種情況之下，自動售貨機行業(yè)的前途是無限光明的。</p><p>　　智研數(shù)據(jù)研究中心發(fā)布的《2013-2018年中國自動售貨機市場調(diào)研與發(fā)展前景預(yù)測報告》共十二章。首先介紹了中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)運行環(huán)境、全世界自動售貨機產(chǎn)業(yè)運行狀況等，接著再介紹了自動售貨機產(chǎn)業(yè)在中國的市場競爭格局，然后分析了自

27、動售貨機產(chǎn)業(yè)在中國的運行狀況。隨后，報告還對重點企業(yè)的經(jīng)營狀況進行了分析，最后分析了自動售貨機產(chǎn)業(yè)在中國的投資預(yù)測與發(fā)展前景。</p><p>　　如今，自動售貨機產(chǎn)業(yè)在中國已經(jīng)開始邁向了蓬勃的發(fā)展階段。此外，很多小店鋪由于各個大城市的改造而被迫消失，同時隨著各種各樣的支付方式的出現(xiàn)，例如，手機移動支付、IC卡等技術(shù)使得自動售貨機為人們提供服務(wù)成為了一種很好的方式，由于這種自動售貨平臺模式的創(chuàng)新，導(dǎo)致了國內(nèi)自動售

28、貨行業(yè)的迅猛發(fā)展。</p><p>　　在當今社會中自動售貨機是一種購買工具，從2004年開始，自動售貨機產(chǎn)業(yè)在中國發(fā)生了巨大的變化，發(fā)展的越來越快，由于世博會和奧運會的成功舉辦，導(dǎo)致自動售貨機在中國擁有了巨大的商機，自動售貨機進入了發(fā)展期是在2008年以后，以自動售貨為主的第三次零售業(yè)革命也即將在中國的零售行業(yè)掀起一股颶風(fēng)。</p><p>　　《2009年中國自動售貨機產(chǎn)品專項調(diào)研及未

29、來五年投資分析預(yù)測報告》是總結(jié)了歷年來自動售貨機在中國市場的變化規(guī)律，同時，深入的調(diào)查和研究了自動售貨機產(chǎn)品中的企業(yè)群體，采取定量以及定性的科學(xué)研究方法編撰而成的。對自動售貨機產(chǎn)品在我國目前的行業(yè)投資環(huán)境、產(chǎn)品進出口、生產(chǎn)經(jīng)營、品牌競爭、產(chǎn)品市場、可持續(xù)發(fā)展以及市場環(huán)境等問題進行十分詳細地分析和預(yù)測，并且在此基礎(chǔ)上，為企業(yè)經(jīng)營管理、制定發(fā)展戰(zhàn)略和進行投資決策提供了可靠、權(quán)威的決策依據(jù)。報告數(shù)據(jù)主要采用商務(wù)部采集數(shù)據(jù)、國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)、海關(guān)總

30、署問卷調(diào)查數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　1.2自動售貨機功能分析</p><p>　　在編寫程序之前, 首先是對自動售貨機擁有的各種功能進行全面了解以及確定對其操作后所產(chǎn)生的狀態(tài)。</p><p>　　自動售貨機的基本功能是對金錢的總額進行計算，并確定是否有足夠金錢的購買售貨機當中的商品，并且能夠發(fā)生某種變化使得人們知道該商品可以購買。例如：售貨機中有6種商品

31、，其中一號商品價格為1元，二號商品為2元，以此類推。如果把 一個 一 元的硬幣投進去，然后一號商品的可以購買的指示燈將會點亮，顯示可以購買，但是二號商品的指示燈卻不會點亮，繼續(xù)投入一個一元硬幣，那么二號商品指示燈將會點亮，另外的商品同樣也是如此。當按下一元商品的購買按鈕，自動售貨機會將總金額減去一元，同時將一號商品提取到出貨口。在這個時候，自動售貨機將會繼續(xù)等待外部命令，如想要繼續(xù)購買商品，只要按下可夠奶商品的按鈕，商品將繼續(xù)提取出來，

32、如果你不想購買商品了，可以按下退幣的按鈕，自動售貨機將會退出剩余金額，同時總金額將會清零，到此，完成了這次的所有交易。自動售貨機的工作流程圖如圖1.2所示。</p><p>　　圖1-2 自動售貨機工作流程圖</p><p>　　第2章 總體設(shè)計方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案</p><p>　　此次課題的主要任務(wù)為對自動

33、售貨機系統(tǒng)的進行仿真設(shè)計，具體要求如下：</p><p>　　1）具有基于WinCC的操作方便且美觀的自動售貨機系統(tǒng)人機界面；</p><p>　　2）實現(xiàn)WinCC與PLC之間的通信；</p><p>　　3）顧客能夠向售貨機投不同的貨幣；</p><p>　　4）顧客能夠購買不同的商品并且商品的價格不全是一樣的；</p>&

34、lt;p>　　5) 購買商品后，系統(tǒng)自動計算剩余金額；</p><p>　　6）購買時間是有限的</p><p>　　7）能夠顯示總金額的數(shù)值和售出商品總價格的數(shù)值；</p><p>　　8）能夠進行退幣處理；</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，確定如圖2-1所示的總體框圖。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)

35、總體框圖</p><p>　　自動售貨機的控制系統(tǒng)由四部分組成，采用PLC作為控制器，上位機組態(tài)王界面可作為遠程監(jiān)控，按鈕模塊作為操作面板，使用信號燈、數(shù)碼管作為輸出顯示。最終經(jīng)過調(diào)試后能達到上位機控制下位機的目的。</p><p>　　2.2自動售貨機的組態(tài)設(shè)計方案</p><p>　　根據(jù)任務(wù)書要求，繪出自動售貨機結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2所示，其中，1——1元礦泉水

36、；2——2.元罐裝汽水；3——2.5元汽水；4——3元果汁；5——4元罐裝咖啡；6——5元咖啡。</p><p><b>　　圖2-2結(jié)構(gòu)示意圖</b></p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　根據(jù)課題的具體要求，合理的制定方案：第一步，應(yīng)該做的是確定下位機與上位機的具體分工任務(wù)，下位機的主要工作是完成PLC程序的編寫，

37、而上位機的主要工作是制作完成完成仿真界面；第二步，查找與收集下位機和上位機所需要的資料。比如可以觀看現(xiàn)實當中售貨機的外觀，然后再進行仿真界面的設(shè)計，在必要的時候，設(shè)計自動售貨機的外形可以借助一些宣傳圖片來來完成；在進行PLC程序的編寫之前，首先要做的是分配好PLC的I/O點，同時，確定上、下位機的接口；最后，再對上位機和下位機進行設(shè)計工作；第三步，實現(xiàn)上位機和下位機之間的通信，然后通過上位機來控制下位機，進過調(diào)試之后完成整個設(shè)計工作。此

38、外，上、下位機之間緊密相連的的，它們無論在仿真中控制的對象，還是在通信中使用的變量都應(yīng)該是一致的?？偟膩碚f，上位機上的仿真界面是利用下位機的PLC來控制從而實現(xiàn)自動售貨機的仿真，在仿真過程當中，自動售貨機根據(jù)PLC的指令來實現(xiàn)相應(yīng)的動作；在另外一個方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。本設(shè)計主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對PLC在其<

39、/p><p>　　圖2-3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)： 首先進行投幣，所投貨幣是否能夠購買消費者所指定的商品，確認后按要求售出商品。</p><p>　　數(shù)值計算機構(gòu)：主要是計算系統(tǒng)中金額的變化以及統(tǒng)計消費總金額。</p><p>　　補料機構(gòu)：整個貨柜由兩層貨架組成，一旦消費者選擇購買某件商品，并且該商品排出以后，商品數(shù)量

40、就會減少，可以通過補料機構(gòu)增加商品的數(shù)量。</p><p>　　顯示機構(gòu)：顯示商品的數(shù)量、投入的金額、剩余的金額以及消費總金額。</p><p><b>　　2.4總體方案設(shè)計</b></p><p>　　在整個設(shè)計當中，由于貨物種類比較少，并且，由于仿真條件有限，因此該設(shè)計出的自動售貨機的功能沒有現(xiàn)實中的那么強大。其中，主要的自動控制系統(tǒng)有：

41、飲料供應(yīng)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、計幣系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。</p><p>　　(1) 計幣系統(tǒng)：當消費者想要購買商品之前，由于使用整數(shù)寄存器，所以會將所投5角、1元、5元或10元在數(shù)值上乘10，然后加在總金額寄存器當中。</p><p>　　(2) 比較系統(tǒng)：投幣完成之后，系統(tǒng)會將總金額寄存器中的數(shù)值和所有飲料的價格相比較，當所投如的總金額超過某種商品之后，那么該商品的可購買指示燈亮；&

42、lt;/p><p>　　(3) 選擇系統(tǒng)：在進行比較之后，如果選擇指示燈亮的某件商品，該商品的指示燈就會有閃爍現(xiàn)象產(chǎn)生。當該商品出貨結(jié)束之后，那閃爍也隨之停止。在這個時候，購買條件滿足的情況可以繼續(xù)購買飲料，實現(xiàn)循環(huán)購買。在不滿足購買情況下，按購買按鈕則會出現(xiàn)報警。</p><p>　　(4) 飲料供應(yīng)系統(tǒng)：可以按下數(shù)量按鈕，就可增加飲料的數(shù)量，同時，購買了某種飲料之后，會有兩秒鐘的出貨時

43、間。</p><p>　　(5) 退幣系統(tǒng)：不管消費者有沒有購買商品，只要選擇退幣就可以退還剩余的金錢。</p><p>　　第3章 自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　3.1 硬件選擇</b></p><p>　　3.1.1 電機的選擇</p><p>　　自動售貨機實際上是用

44、電動機把商品推出來的。由于所有電機的負載都是電感性，當它們停止轉(zhuǎn)動的時候就會產(chǎn)生反向電流，所以為了把控制和驅(qū)動信號隔離開來就需要用PC847光電隔離器，接著使用L293D步進驅(qū)動電機，電機驅(qū)動需24 V電壓，控制信號經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號才可驅(qū)動電機。</p><p>　　電機有三根線：反饋信號(電機轉(zhuǎn)一圈送出一個低電平)、地線和電源。在機械制作中推出一瓶飲料剛好只要電機轉(zhuǎn)一圈，同時，由于一個

45、反饋信號會在電機轉(zhuǎn)動一圈后產(chǎn)生，而這個信號就會控制電機停止，除了這種情況當紅外檢測到有貨物落下的時候，電機也會停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　3.1.2貨幣處理裝置</p><p>　　貨幣處理裝置包括：檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；檢測貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測裝置；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無達到規(guī)定的基準狀態(tài)時，將說得到的基準

46、狀態(tài)信號利用所外部。</p><p>　　“貨幣識別機”當中的感應(yīng)線圈，通過對大小尺寸、貨幣的材料等方面進行識別真?zhèn)?。不同的材質(zhì)具有不同的磁場變化，可以通過電子技術(shù)進行分析、探查和識別，更高級的檢測還可以運用頻譜分析。 </p><p>　　貨幣識別器品種繁多,但退幣貯幣機構(gòu)主要分為兩類：一類是步進電機退幣，圓筒式貯幣；另一類是電磁閥退幣，平面式貯幣。</p><p&g

47、t;　　3.1.3 送出機構(gòu)</p><p>　　現(xiàn)在，自動售貨機上的送出機構(gòu)多種多樣，簡單介紹一些典型的送出機構(gòu)。</p><p>　?。?）彈簧推動式送出機構(gòu)</p><p>　　這種機構(gòu)是由連在彈簧一端的電機構(gòu)成和螺旋式彈簧的，同時，彈簧轉(zhuǎn)動一圈電機轉(zhuǎn)動也只要轉(zhuǎn)動一圈就可以，同時推出一瓶飲料。</p><p>　?。?）旋轉(zhuǎn)式送出機構(gòu)&

48、lt;/p><p>　　這種送出機構(gòu)先把飲料放在螺旋導(dǎo)軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機帶動螺旋導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，當飲料轉(zhuǎn)到開口槽時便出槽下貨。雖然它要求電機的轉(zhuǎn)矩較大，造價成本較高，但是這種送出機構(gòu)應(yīng)用卻最為廣泛。</p><p><b>　?。?）滾筒送出機構(gòu)</b></p><p>　　該送出機構(gòu)由一個滾筒和階梯梁構(gòu)成，可以先裝若干瓶飲料在滾筒內(nèi)中

49、，滾筒通過步進電機來轉(zhuǎn)動，商品掉落的順序則是由梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離來控制。 </p><p>　　3.1.4 按鈕裝置</p><p>　　按鈕裝置在自動售貨機中，具體的表現(xiàn)在于用有基板和操作按鈕，基板設(shè)置在操作按鈕側(cè)的相反側(cè)，操作按鈕設(shè)置在面板上，具有檢測機構(gòu)和顯示部分，操作按鈕與顯示部分顯示對應(yīng)的信息，顯示部分設(shè)在基板上的與操作按鈕不相向的位置，檢測機構(gòu)用于檢測操作按鈕

50、的操作。</p><p>　　3.1.5 顯示裝置</p><p>　　現(xiàn)在，在顯示器當中普遍使用的是液晶顯示器(LCD)，具有易于攜帶、輻射低、重量輕、體積小、省電等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品。陰極射線管顯示器（CRT）與LCD的原理大不相同，LCD是基于液晶電光效應(yīng)，其中包括矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影，電視液晶屏段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的圖像、字符、圖形顯示器件等。

51、液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過；通電時導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過。</p><p>　　第4章 自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　4.1 基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)</p><p>　　4.1.1自動售貨機硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程</p><p><b

52、>　?。?）組成部分</b></p><p>　　圖4-1 自動售貨機硬件系統(tǒng)組成部分</p><p>　　如圖4-1，人機模塊包含了顯示和鍵盤，在有些機器上會裝有顯示屏，可以在上面放置廣告，也是一種增加收入的手段；銷售模塊一般都是電機驅(qū)動特定的機構(gòu)用來實現(xiàn)并且完成一個整體的銷售動作；溫控模塊包含了加熱制冷控制和溫度采集；就目前來說，只有一些高端的機器擁有通訊模塊，GPR

53、S是采用最多的一種模塊，可以完成廣告管理、銷售統(tǒng)計、原料補給以及提供部分會員服務(wù)。</p><p><b>　　（2）工作流程</b></p><p>　　首先，在打開機器后要自動檢查各個部件是否能夠正常工作，如果不正常，為了運營人員能夠盡快修復(fù)，需要及時的顯示出錯誤信息；如果檢查通過后，那么就要檢查商品的庫存信息，假如貨物短缺，則應(yīng)停止該類商品的銷售；接下來就是等待

54、，等待人們投錢購買商品，一旦有人選擇了商品，如果金額足夠就立刻開始執(zhí)行銷售模塊，送出產(chǎn)品，如果選擇退幣則馬上找零錢。以上是最基本的一些功能說明，在實際的設(shè)計過程中，需要考慮的因素有很多，要確保機器工作的穩(wěn)定性和可靠性。</p><p>　　4.1.2自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述</p><p>　　控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成:</p><p>　?。?）累計、可售

55、指示和退幣系統(tǒng)</p><p>　　控制系統(tǒng)的核心CPU會巡回檢查購貨信號、無貨檢測、退幣信號、識幣信號。一旦發(fā)現(xiàn)有識幣信號，那么就會金額累計存儲器就會累計金額數(shù)值，并且通過串行擴展口顯示出來，同時會比較預(yù)設(shè)價格存儲器中的數(shù)值與金額累計存儲器中的數(shù)值，如果預(yù)設(shè)價格數(shù)值等于或小于金額累計數(shù)值，那么通過串行接口點亮可售商品指示燈，提示可以購買。與此同時，如果按下購買按鈕，購貨信號被CPU檢測到之后，如果預(yù)設(shè)價格與金額

56、累計存儲器中數(shù)值相等，就會通過并行擴展接口驅(qū)動電磁閥或微電機驅(qū)動出商品，并且金額累計存儲器中的數(shù)值將會清零，完成了一次購買過程；如預(yù)設(shè)價格小于累計金額時，驅(qū)動出商品之后，會進行數(shù)額相減由信號驅(qū)動退幣，實現(xiàn)了售貨和退幣功能。</p><p><b>　?。?）售貨價格系統(tǒng)</b></p><p>　　在自動售貨機中出售商品有很多種，在它們出售之前就會設(shè)定好價格，然后要預(yù)

57、先存儲到控制系統(tǒng)中。用按鍵和存儲器來設(shè)置售貨機中商品的價格，被設(shè)價商品的種類及價格是通過按鍵來選擇，并且將價格的數(shù)值存入存儲器，而且該存儲器自身擁有斷電保護功能。另外，在某些簡易型的自動售貨機當中，因為出售的商品比較單一，價格產(chǎn)生的變化小，而且使用貨幣種類少，所以設(shè)置價格也可以使用硬件來實現(xiàn)，操作方便、結(jié)構(gòu)簡單。</p><p><b>　?。?）檢測系統(tǒng)</b></p>&l

58、t;p>　　在自動售貨機中接觸行程開關(guān)裝在商品貯存道的下方，如果貯存道中還裝有商品的情況下，行程開關(guān)就會被壓下，售貨機的工作就會正常運行；但是當貯存道中沒有商品時，就會釋放行程開關(guān)，然后發(fā)出無貨信號給CPU，經(jīng)過檢測后，就會通過串行擴展接口發(fā)出信號給相應(yīng)的售完指示燈，機身外部 的“售完”指示燈就會點亮，并且無法購買該商品 ，即使該商品的預(yù)設(shè)價格數(shù)值等于或小于投幣累計金額，購買按鈕不會有啟動信號，也不會清零金額累計存儲器的數(shù)值。&l

59、t;/p><p>　　（4）累計及自測功能系統(tǒng)</p><p>　　每次出售商品后，自動售貨機的CPU會累計售出數(shù)據(jù)到售出累計存儲器中去，如果想要知道累計結(jié)果，則可以通過售貨機內(nèi)部的按鍵然后在金額顯示窗中讀到。另外，自測的功能鍵被按下之后，就會出現(xiàn)自測功能信號，然后由外部按鍵進行操作，可以檢測各個商品貯存道的驅(qū)動商品功能。</p><p>　　4.1.3 基于PLC的自

60、動售貨機控制</p><p>　　決定由PLC來完成某一個控制任務(wù)之后，最重要的事情就是選擇PLC了。一方面要選擇什么公司的PLC， ,另一方面是選擇容量有多大的PLC。</p><p>　　對于第一個問題，則有以下幾個方面要考慮：</p><p>　?。?） 功能方面 常規(guī)的一些功能一般所有PLC都有，不過對于一些特殊的要求，就要看看準備使用的PLC能否完成這些

61、控制要求。如對PLC的用戶程序容量、計算速度等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求；或?qū)LC與智能儀表、PLC與PLC以及和上位機之間的通信要求要靈活方便等。為了做出正確的選擇，就要求使用者詳細的了解市場上流行的PLC品種。</p><p>　　（2） 價格方面 公司與公司之間的PLC產(chǎn)品價格有很大的差別，有些質(zhì)量相當、I/O點數(shù)相當、功能類似的PLC能相差40%以上的價格。如果將要大量使用PLC的時候

62、，具體的價格也是需要關(guān)注和考慮的因素。</p><p>　　對于第二個問題，首先要詳細的分析控制任務(wù)，找出所有的I/O點來，其中包括模擬量I/O和開關(guān)量I/O以及是否使用繼電器還是可控硅型或是晶體管來作為輸出。其中的關(guān)鍵是控制系統(tǒng)輸出點的類型，在它們當中既有使用交流220V的電磁閥和接觸器，而指示燈又是24V，那么最后選用的PLC的實際點數(shù)有可能小于輸出點數(shù)。一般情況下，由于一個公共端是由輸出點幾個一組共用，所以

63、這一組的輸出只能有一種電源的等級和種類，一旦使用交流220V的負載，則只能使用其他的輸出端輸出直流24V的負載了，這種情況就會造成輸出點浪費，從而導(dǎo)致成本增加，所以選擇相同等級和種類的負載是很有必要的，例如改用交流220V的指示燈等。</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求及基本原則</p><p>　　4.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求</p><

64、p>　　所有的PLC都是為了實現(xiàn)被控制對象的工藝要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則。</p><p>　?。?）最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提是最大限度地滿足被控對象的控制要求，充分發(fā)揮PLC 的功能，這也是設(shè)計過程中最重要的一條原則。深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究是設(shè)計人員在設(shè)計之前所必須要做

65、的事情，收集國內(nèi)和國外的相關(guān)資料，同時充分收集控制現(xiàn)場的資料，與此同時，還要注意現(xiàn)場操作人員、工程技術(shù)人員、工程管理人員等緊密配合，制定控制方案，同時解決設(shè)計中的疑難問題和重點問題。</p><p>　?。?）保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則是保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定、可靠、安全的運行。這就要求設(shè)計者要全面考慮軟件編程、系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇等

66、方面，確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 控制程序要在非正常情況下，能正常運行，當然，在正常情況下，也能正常運行。</p><p>　?。?）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便</p><p>　　使用新的控制工程雖然能有效增加產(chǎn)品的數(shù)量和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從而帶來的社會效益和經(jīng)濟效益也會很大，但是投入一個新的工程，設(shè)備的維護和技術(shù)的培訓(xùn)也會使得運行資金的增長。所以在滿足了控制要求的大前

67、提之下，一方面要不停地降低工程的成本，另一方面也要不停地擴大工程的效益。這就要求設(shè)計者不宜盲目追求高指標和自動化，不僅要使控制系統(tǒng)經(jīng)濟、簡單，而且要使控制系統(tǒng)的維護和使用方便，同時成本也要盡量降低。</p><p>　?。?）適應(yīng)發(fā)展的需要</p><p>　　現(xiàn)在，因為技術(shù)的日新月異，將來也會不斷地提高控制系統(tǒng)的要求，所以設(shè)計過程中要考慮到以后控制系統(tǒng)的完善和發(fā)展需要。這就要求在選擇PL

68、C、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量、輸入/輸出模塊時，要適當留有裕量，從而滿足今后工藝的改進和生產(chǎn)的發(fā)展。</p><p>　　4.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則</p><p>　?。?）所編的程序要合乎所使用的PLC的有關(guān)的規(guī)定</p><p>　　主要是對指令能夠正確地使用和充分的理解。很多PLC指令都有相似的地方，但還是有細微的差別。如果想要使用其他不太熟練的

69、型號進行程序設(shè)計的時候，再次之前一定要對該型號的PLC指令充分理解一遍，不然很容易發(fā)生錯誤。</p><p>　　（2）要使所編的程序盡可能簡潔</p><p>　　程序簡短可以簡化調(diào)試、節(jié)省內(nèi)存，同時也可以提高對輸入的響應(yīng)速度，節(jié)約執(zhí)行指令的時間。如果想要編寫出簡短的指令，就應(yīng)該注意編程細節(jié)和方法，用巧指令，用好指令，同時也要能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)。想要實現(xiàn)某種功能，在最后能夠達到的目的相同的時候

70、，用功能單一的指令比用功能強的指令，程序步數(shù)可能會多不少。</p><p>　　（3）要使所編的程序盡可能清晰</p><p>　　這樣有利于程序的調(diào)試、補充和修改，同時別人讀懂和了解程序也會更加方便。如果想要程序清晰，就要講究標準化和規(guī)?；?，注重程序的層次。尤其是在編寫復(fù)雜的程序時，更要注重程序的層次，并盡量使程序單元化，同時，根據(jù)以往編寫的經(jīng)驗，可以整理出一部分擁有經(jīng)典的程序。這樣，別

71、人也易了解，同時設(shè)計起來也簡單。</p><p>　?。?）要使所編的程序合乎PLC的性能指標及工作要求</p><p>　　所編寫程序一定要在所選定的PLC中能夠放得下，即程序當中的指令條數(shù)一定要少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，程序中的輸出、輸入點數(shù)一定不能超出所選用PLC的I/O點數(shù)范圍，PLC的掃描時間也是有限制，所選用PLC的程序運行監(jiān)測時間一定要大于PLC的掃描時間。</p&

72、gt;<p>　?。?）所編程序能夠循環(huán)運行</p><p>　　PLC能夠不間斷、循環(huán)反復(fù)地運行同一個程序。它從初始化之后的狀態(tài)開始運行，待完整的執(zhí)行了程序一次，即控制對象完成了工作循環(huán)，則又從初始化狀態(tài)重新開始運行。只有這樣才能保證控制對象能夠得到相同的控制。</p><p>　　4.3 自動售貨機PLC控制方案設(shè)計</p><p>　?。?）本次

73、自動售貨機設(shè)計中可以使用5角貨幣，為了能夠在計總金額數(shù)值的時候一直是整數(shù)，所以在程序設(shè)計的時候直接把原本的數(shù)值乘10，例如，把0.5元定義成數(shù)值5，而1元則是10，總錢數(shù)計算起來比較方便。</p><p>　　（2）在找錢的時候，可找5角與1元，所以說總金額在找錢的時候，找5角是減少總金額中數(shù)值的5，找一元是減少總金額中數(shù)值的10。</p><p>　?。?）按照任務(wù)書的要求商品出貨是有時

74、間限制的，故而使用接通延時定時器，如果能夠購買，按下購買開關(guān)，定時器接通開始工作，2秒后，將會控制程序斷開。</p><p>　?。?）為了使該程序滿足能夠循環(huán)購買，在出貨結(jié)束后，繼續(xù)按購買開關(guān)，會重新執(zhí)行一遍購買程序，同時，總金額也會相應(yīng)的減少。</p><p>　　（5）為了程序能夠模擬實現(xiàn)商品數(shù)量，有一專門開關(guān)控制數(shù)量，按一下開關(guān)，數(shù)量加一，同時當購買某種商品的時候，出貨時，商品數(shù)量

75、會減一。</p><p>　?。?）在運行程序的時候可以通過置位開關(guān)直接恢復(fù)至初始狀態(tài)，同時，所有寄存器置位。</p><p><b>　　4.4 PLC選型</b></p><p>　　4.4.1 PLC的介紹</p><p>　　可編程控制器早期又稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Contr

76、oller，PLC），其主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，現(xiàn)在這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。PLC自1966年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國、日本、德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大[5]。</p>

77、;<p>　　可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用。 </p><p>　　可編程控制器是面向用戶的專用工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點： </p><p>　　1）可靠性高，抗干擾能力強； </p><p><b>　　2）適應(yīng)性好；&

78、lt;/b></p><p>　　3）編程直觀、簡單；</p><p>　　4）功能完善，接口功能強。</p><p>　　PLC是一種專門為工業(yè)控制設(shè)計的計算機，它的硬件結(jié)構(gòu)基本和微型計算機相同，其主要是通過CPU、存儲器、輸入輸出接口、電源等部分組成。PLC結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 PLC結(jié)構(gòu)框圖<

79、;/p><p>　　4.4.2PLC概述</p><p><b>　　一、 PLC的由來</b></p><p>　　在PLC還沒有出現(xiàn)的時候，在工業(yè)控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的是繼電器控制。但是繼電器控制系統(tǒng)卻有很多明顯的缺點：耗電多、壽命短、體積大、適應(yīng)性差、運行速度慢、可靠性差，由于當時的生產(chǎn)限制，當工藝發(fā)生改變的時候，就必須重新設(shè)計，重新生產(chǎn)，嚴

80、重造成資金和時間上的浪費。為了使這種情況發(fā)生改變，在1968年的時候，為了適應(yīng)汽車型號不斷的更新，美國通用汽車公司為了在競爭激烈的汽車工業(yè)中占具優(yōu)勢，為了取代繼電器控制裝置，提出了要研制一種新型的工業(yè)控制裝置，同時制定了十項技術(shù)要求來公開招標， </p><p>　　1969年的時候，美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)招標要求研制出了世界上第一臺PLC（PDP—14型），同時在通用汽車公司的自動裝配線上試用，并且獲得了成功，工

81、業(yè)控制的新時期由此而開創(chuàng)。從此可編程控制器得到了迅猛的發(fā)展，特別是在工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展很快。</p><p><b>　　二、PLC的定義</b></p><p>　　在1980年的時候，美國電氣制造商協(xié)會把這種控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱PC，并且作出了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可

82、編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制以對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制?！痹?982年11月，國際電工委員會（IEC）曾頒布了可編程序控制器標準的草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了草案第二稿，1987年2月頒布了草案第三稿。該草案中對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。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令

83、，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)成一個整體，易于擴充起功能的原則設(shè)計。”定義強調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)和應(yīng)用能力。</p><p>　　三、 PLC的主要功能：</p><p><b>　?。?）條件控制功能</b></p>&l

84、t;p>　　條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。</p><p>　　（2）定時/記數(shù)控制功能</p><p>　　定時/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。</p><p><b>　?。?/p>

85、3）數(shù)據(jù)處理功能</b></p><p>　　數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。</p><p><b>　?。?）步進控制功能</b></p><p>　　步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制

86、，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。</p><p>　?。?）A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能</p><p>　　A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　?。?）運動控制功能</b></p><p>　　運動控制功能是指通過高速計數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或

87、多軸運動控制。</p><p><b>　　（7）過程控制功能</b></p><p>　　過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。</p><p><b>　　（8）擴展功能</b></p><p>　　擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元

88、（即I/O擴展單元）模塊來增加輸入輸出點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。</p><p>　?。?）遠程I/O功能</p><p>　　遠程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。</p><p>　?。?0）通信聯(lián)網(wǎng)功能</p>&l

89、t;p>　　通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。</p><p><b>　?。?1）監(jiān)控功能</b></p><p>　　監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、計數(shù)器等

90、的設(shè)定值。</p><p>　　4.4.3 I/O點估算</p><p>　　本次是設(shè)計一個小型的控制系統(tǒng)，選擇PLC的主要因素在于用戶程序的長短，以及控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號的數(shù)量等相關(guān)的功能。初步根據(jù)控制要求估計，一共需要50個左右的I/O點數(shù)，包括24個輸入點、輸26個輸出點。</p><p>　　4.4.4 PLC選型 </p><p&

91、gt;　　西門子的PLC在編程方面相對簡單易懂，同時西門子S7系列的PLC 速度快、體積小，功能也十分強大可靠性更高。在S7系列當中，有中、高性能要求的PLC（如S7-400），有規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300），也有微型PLC（如S7-200）。在本次設(shè)計當中選擇S7-300完全可以滿足要求。</p><p><b>　　4.5程序設(shè)計</b></p><p>

92、;　　4.5.1 I/O地址設(shè)計</p><p>　　根據(jù)本次設(shè)計，PLC的輸入、輸出量的分配地址為表4-3所示</p><p>　　表4-3 I/O信號地址分配表</p><p>　　4.5.2 流程設(shè)計</p><p>　　PLC控制的自動售貨機的程序流程圖如圖4-4所示</p><p>　　圖4-4 自動售貨機程

93、序流程圖</p><p>　　4.5.3 投幣程序設(shè)計</p><p>　　本次程序設(shè)定的投幣功能是隨時進行投幣，累加金額。每進行一次投幣，相應(yīng)的金額就會增加。在圖4-5中，主要是數(shù)據(jù)累加程序和數(shù)據(jù)傳輸程序。接通電源后，只要按下投幣開關(guān)，程序就會執(zhí)行一次，由于使用的是整數(shù)相加，所以按照之前的定義，相應(yīng)的MW30就會增加相應(yīng)貨幣乘10的數(shù)值。例如，如果按下5角開關(guān)，那么MW30就會加5.同樣

94、的1元、5元和10元也是相同的原理。</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　4.5.4購買程序設(shè)計</p><p>　　如果想要購買礦泉水，首先要滿足三個條件，第一所投貨幣的總金額要大于或等于礦泉水的價格也就是1元，而在程序當中MW30的數(shù)值就應(yīng)該大于或等于10.第二礦泉水的數(shù)量不能為0 ，也就是MW20大于或等于1

95、。第三就是行程開關(guān)沒有被按下。只有同時滿足這三個條件，才能夠購買到礦泉水。按下購買礦泉水按鈕的時候，礦泉水會排出，同時，排出的時間也是有限制的，總共會持續(xù)兩秒，在這兩秒鐘之內(nèi)，是不能再次購買礦泉水的，兩秒之后就能夠正常的購買，如此，只要滿足之前的三個條件，就能不斷購買。在每次購買之后，總金額會減去礦泉水的價格，也就是MW30的數(shù)值會減去10，同樣，礦泉水數(shù)量會減1，也就是MW20的數(shù)值減去1。同時設(shè)計可以查看售出的所有商品的總金額，在每

96、次購買之后能夠自動增加MW90的數(shù)值，也就是售出的總金額，具體如圖4-6所示。</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　4.5.5比較程序設(shè)計</p><p>　　當余額大于或等于一元時，沒按下一元礦泉水按鈕，礦泉水綠燈常亮，出食品則綠燈閃爍，無礦泉水則綠燈不閃不亮。同時可以控制在購買的時候商品的綠色指示燈將會閃爍。同

97、時也可以用形成開關(guān)直接控制是否能夠購買礦泉水。一旦行程開關(guān)被按下，那么礦泉水的綠色指示燈將會熄滅，同時，紅色指示燈將會亮起，具體如圖4-7所示。</p><p><b>　　圖4-7</b></p><p>　　4.5.6 貨物數(shù)量程序設(shè)計</p><p>　　此次設(shè)計由于是在仿真下完成的，所以礦泉水的數(shù)量是可以直接通過開關(guān)增加礦泉水的數(shù)量，按

98、一次開關(guān)，那么MW20將會加1，也就是說，礦泉水的數(shù)量是1，如果繼續(xù)按開關(guān)，每按一次，MW20加1，具體如圖4-8所示。</p><p><b>　　圖4-8</b></p><p>　　4.5.7報警程序設(shè)計</p><p>　　此次設(shè)計了一個簡單的報警程序，通過該程序，如果總金額比礦泉水小的時候，不足以購買礦泉水，那么當按下購買礦泉水的開關(guān)

99、的時候則會出現(xiàn)報警，并且，該警報可以持續(xù)2秒鐘。同樣的，如果礦泉水的數(shù)量為0的時候，即使有足夠的金額，但是，按下購買開關(guān)的時候，同樣會報警，提示不能購買，具體如圖4-9所示。</p><p><b>　　圖4-9</b></p><p>　　4.5.8 無操作退幣的程序設(shè)計</p><p>　　一旦投幣之后，如果在10秒鐘內(nèi)沒有進行任何的購買動

100、作，那么在10s之后就會進入找零倒計時階段，如果，在接下來的20秒之后，那么找零指示燈將會亮起，但是不會自動找零，起到的是一個提示功能。另外，每一次購物之后，如果總金額還有剩余的話，那么會直接進入找零倒計時，也就是說，購買商品之后，如果在20秒的時間沒有購買商品的動作，即使繼續(xù)投幣也不會打斷倒計時，具體如圖4-10所示。</p><p><b>　　圖4-10</b></p>

101、<p>　　4.5.9 找零的程序設(shè)計</p><p>　　當總金額大于0的時候，可以進入找零階段，即使沒有購買任何商品，也可以至今退幣。退幣有兩種方式，其中一種就是通過退5角和1元來實現(xiàn)退，每按一次找5角開關(guān)，總金額就會減少5角，也就是MW30會減5.退1元也是同樣的道理。而另外一種就是直接按找零開關(guān)，一旦按下找零開關(guān)，那么就會退出所有的剩余金額，總金額將會直接清零，具體如圖4-11所示。</p

102、><p><b>　　圖4-11</b></p><p>　　4.5.10復(fù)位的程序設(shè)計</p><p>　　使用了一個簡單的復(fù)位方式，直接用一個開關(guān)控制了所有存儲器進行清零，同樣的在上述的一些程序當中也直接添加了常閉的復(fù)位開關(guān)，具體如圖4-12所示。</p><p><b>　　圖4-12</b>&l

103、t;/p><p>　　第五章 上位機部分軟件設(shè)計</p><p>　　5.1 WinCC軟件簡介</p><p>　　西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是HMI／SCADA軟件中的后起之秀，1996年進入世界工控組態(tài)軟件市場，當年就被美國Control Engnieering雜志評為最佳HMI軟件，以最短的時間發(fā)

104、展成第三個在世界范圍內(nèi)成功的SCADA系統(tǒng)；而在歐洲，它無可爭議地成為第一。 在設(shè)計思想上，SIMATIC WinCC秉承西門子公司博大精深的企業(yè)文化理念，性能最全 面、技術(shù)最先進、系統(tǒng)最開放的HMI/SCADA軟件是WinCC開發(fā)者的追求。Wincc是按世 界范圍內(nèi)使用的系統(tǒng)進行設(shè)計的，因此從一開始就適合于世界上各主要制造商生產(chǎn)的控制系 統(tǒng)，如A—B，Modicon，GE等，并且通訊驅(qū)動程序的種類還在不斷地增加。通過OPE的方 式，

105、WinCC還可以與更多的第三方控制器進行通訊。 WinCC V6．O采用標準Microsoft SQL Server 2000(WinCC V6.0以前版本采用Sybase)數(shù)據(jù)庫進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時具有web瀏覽器功能，可使經(jīng)理、廠長在辦公室內(nèi)看到生產(chǎn) 閱讀會員限時特惠 7大會員特權(quán)立即嘗鮮流程的</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p>

106、　　5.2人機界面（HMI）設(shè)計</p><p><b>　　5.2.1新建工程</b></p><p>　　HMI監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控的主畫面及其相應(yīng)的功能子畫面組成，HMI畫面設(shè)計對于HMI來說是非常關(guān)鍵的。設(shè)計HMI畫面通常是采用組態(tài)軟件來完成，常見的組態(tài)軟件有力控、組態(tài)王、RsView及Wincc等。在此次自動售貨機的控制系統(tǒng)設(shè)計中，則使用WinCC進行監(jiān)控界面的

107、設(shè)計。</p><p>　　首先，安裝好WinCC軟件之后，然后打開軟件，接著新建一個新的單用戶項目，完成之后，如圖5-2所示。</p><p><b>　　圖5-2建立工程</b></p><p>　　右擊左邊列表的圖形編輯器，然后新建畫面。雙擊右邊的換面，在這里我們制作自動售貨機的界面，如圖5-3所示。</p><p&g

108、t;<b>　　圖5-3</b></p><p>　　5.2.2自動售貨機的界面設(shè)計</p><p>　　按照設(shè)計要求，把新建的畫面命名為“自動售貨機”，設(shè)計自動售貨機的界面，先后設(shè)計自動售貨機的模型、控制區(qū)、投幣去、找零區(qū)等，根據(jù)題意設(shè)計界面如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4自動售貨機界面</p><p>

109、　　5.3 與PLC建立通信</p><p>　　打開WinCC，右擊變量管理，點擊“添加新的驅(qū)動程序”，選擇并打開“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”，如圖5-5所示。</p><p><b>　　圖5-5</b></p><p>　　此次是通過MPI與PLC建立通信，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，右擊MPI，單擊系統(tǒng)參數(shù)，在單位選

110、項中的邏輯設(shè)備名稱中選擇MPI，具體如圖5-6。</p><p><b>　　圖5-6</b></p><p>　　設(shè)置完系統(tǒng)參數(shù)之后，則開始建立連接變量，首先右擊MPI，點擊“新驅(qū)動程序的連接”，在連接屬性中單擊屬性，會出現(xiàn)如圖所示，在插槽號后面輸入2.然后單擊“確定”。再點擊連接屬性的“確定”，具體如圖5-7所示。</p><p><

111、b>　　圖5-7變量列表</b></p><p>　　接著直接在新建的連接屬性中建立如圖5-8所示的變量。</p><p><b>　　圖5-8新建變量</b></p><p><b>　　5.4 變量的連接</b></p><p>　　5.4.1 對按鈕進行變量連接</p&

112、gt;<p>　　打開圖形編輯器中的自動售貨機界面，右擊“一元礦泉水”按鈕，單擊屬性，會出現(xiàn)如圖4-10所示的窗口，首先，右擊“按左鍵”的閃電箭頭，單擊直接連接會出現(xiàn)如圖所示的界面。選擇常數(shù)一項并在右邊輸入1，在變量中選擇之前建立的對應(yīng)變量。然后，右擊“釋放左鍵”的閃電箭頭，相同原理，不過在常數(shù)一項中輸入0，變量選擇也一樣。到此，“一元礦泉水”按鈕的變量建立。同樣的，其他按鈕也是相同的原理，具體如圖5-9所示。</p