基于PLC和组态的自动售货机系统 毕业设计.doc

毕业设计说明书题 目:基于plc和组态的自动售货机系统 学院(直属系): 机械工程与自动化学院 年级专业: 09级机械电子工程 姓 名: 学 号: 332009010607139 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2013年5月30日 摘 要本设计主要应用了大学期间所学习的cad、plc、力控组态等知识，完成对自动售货机系统的控制和监控模拟。文章首先对各功能组件的结构进行设计，包括进币结构的设计、出货机构的设计和退币机构的设计等，接着利用西门子plcs7200来实现对整个系统的控制，包括cpu的选型及模块配置、主电路的设计和控制电路的设计等，最后运用力控组态软件实现了自动售货机交易的真实画面和环境的监控模拟。基于plc的自动售货系统稳定性好，能实现长期的稳定运行。【关键词】自动售货机；组态；plc；编程；模拟abstractcad, plc and the power control configuration of such knowledge are mainly used in this design. the vending machine system for control and monitoring is completed. this paper introduces the design of each function module structure design. it includes shipping structure design, the coin structure design and refund mechanism design. plc of s7200 is used to realize to control the entire system. it is includes the selection and design of module configuration, the main circuit of cpu and control circuit design. the use of sunwayland software is used to realize the monitoring of vending machine business reality and environment simulation. based on plc ,the stability of vending system achieve a stable long-term operation. key words: the vending machine; configuration; plc; programming; simulate目 录1前言31.1自动售货机的设计背景31.2 国内外自动售货机的研究现状31.3 自动售货机设计的主要工作42系统的总体方案62.1工艺过程62.2 系统的总体方案73系统结构的设计93.1 纸币进币机构的设计93.2 出货机构的设计113.3 硬币的入口机构和退硬币机构的设计124硬件电路的设计144.1 plc的选型及其模块配置144.2 主电路的设计184.3 控制电路的设计195 plc程序的设计及仿真225.1 plc程序的设计225.1.1主程序的设计225.1.2 进币程序的设计235.1.3 钱币进入钱包程序的设计245.1.4 币值比较对应可选商品程序的设计255.1.5 选择商品程序的设计265.1.6 退币程序的设计275.2 plc程序仿真286 监控组态设计326.1组态程序的设计326.1.1建立工程326.1.2创建点326.1.3定义i/o 设备346.1.4 创建窗口366.2 自动售货机状态模拟实现376.2.1 关于脚本的介绍376.2.2 商品出货动画界面的设计426.2.3 投纸币动画界面的设计446.2.4 投纸币动画界面的设计486.2.5 商品选择按钮动画界面的设计506.2.6自动售货机整体界面的设计51结 论54总结与体会55致 谢56参考文献57附录一 电气原理图58附录二 plc 程序58附录三 plc组态联机程序58附录四 部分组态联机图581前言1.1自动售货机的设计背景自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。1在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。【2】从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。1.2 国内外自动售货机的研究现状公元1世纪,希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。储藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。从自动售货机的发展趋势来看，大量生产，大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道，而相对的超市，百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升，在加上场地的局限性和购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器也就有了其相当可观的前景。1.3 自动售货机设计的主要工作在日常的生活中，自动售货机无处不在，24小时服务，售货便利；无需专人盯守，省人工，省成本；售货范围广，人们通过自动售货机不仅可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡，甚至鲜花和小宠物等物品；此外它还是一种新颖独特的广告媒体。在本次设计中，本自动售货机主要以卖饮料为主，可实现大部分自动售货机的基本功能，本自动售货机的主要工作如下。1) 此自动售货机可以投入1元、5元、10元纸币以及1元硬币；2) 共有8件商品供顾客选择；3) 商品的价位分别为3元、5元和8元；4) 有商品时则货物灯亮，无商品时则不亮；5) 当投入人民币的总值等于或超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；6) 当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下相应的按键，相应的物品排出；7) 找零时将会退1元硬币。2系统的总体方案2.1工艺过程图2.1自动售货机工艺过程图2.1为自动售货机的工艺过程图，当自动售货机开始工作时，即可进行投币，在投币完成后，自动售货机内部进行币值真假判断，假币即立刻退币，真币即进入下一部操作，比较币值，当金额不足时，则没有灯亮不能进行货物选择，当大于三元时，3元商品亮；当大于5元时，3元和5元商品亮；当大于8元时，全部商品灯亮。商品灯亮后，即可进行商品的选择，选择你所需要的商品，商品选择结束后，自动售货机内部进行退币余额的计算，余额计算完成后，则进入退币程序，选择不退币，即又再次进入比较币值阶段；选择退币，则自动售货机工作结束。2.2 系统的总体方案自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。plc不但可实现类似控制功能,3还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。本次毕业设计中自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次毕业设计的要求是可识别4种钱币，分别是1元、5元、10元纸币和1元硬币，自动售货机共出售8种货物，其价格分别定为3元、5元、8元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，8种货物分别用8个小灯代替。除此之外，本次设计还涉及了显示、找零、出货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零。送货部分采用机械结构，在出货机构处设计一个十字的旋转挡片，当要出货时，电机转动带动挡片进行一个90的旋转，货物由于卡在一个挡片处，即挡片旋转时即可带动商品出货，实现商品的送货部分。大体运行如图2.2所示。 图2.2 运行图 在本次的大体运行图中，对电机、数码显示管、按键、传感器等都要进行相关的选型。对于电机的选型，选择的是sj-2h042ma,因为此电机的型号为轻巧型，便于在自动售货机内部使用，电压为dc12-32v，也在自动售货机适用的电压范围之类。在数码管显示的选择上，选择了cd4511，因为此数码管为8位数码显示管，具有bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmos电路能提供较大的拉电流，可直接驱动共阴led数码管，显示完全也相对稳定。在纸币和硬币进入的过程中都会使用到相应的纸币传感器和硬币传感器，在检验真伪的过程中，一般采用荧光检测和红外检测即可。对于自动售货机按键的选择，选择cnsc品牌pbs-29的型号，因为此型号为开启式常开按钮，按钮的寿命长达10万次，适合自动售货机的长时间使用。3系统结构的设计3.1 纸币进币机构的设计 图3.1纸币进币机构图如图3.1所示，当纸币真假感应器感应到纸币的时候，感应器做出真假判断，当纸币为真时，电机正转，电机带动上下两条的运输皮带，通过摩擦力把纸币运输到储钱室里进行储存；当纸币为假时，电机反转，把纸币推送出去。此时，即可完成纸币的进币与假币的退币。在此设计中，要对电机进行一个选型，因此需要的是一个小功率电机所以选择y80m1-4即可，y80m1-4的参数为额定功率0.55kw，额定电流1.5a，转速1390r/min，效率73.0，功率因数0.76，堵转转矩/额定转矩的2.4倍，堵转电流/额定电流的6.0倍，最大转矩/额定转矩的2.3倍，振动速度为1.8mm/s,重量为17kg请对应修改其他地方。纸币识别器是把正常的钞票在各传感器收到的信号进行统计取样、识别、并寄存起来，作为检测的依据。当识别纸币时，把在各通道接口收到的信号参数与原寄存起来的信号参数进行比较、判断，若有明显差异时就立即送出。本设计选用的是bs12c dn15，其相关参数为：电压为dc +12v+-5；与电气图不符电流为待机0.12a 工作2a；工作温度为0-55；保存温度为-20-60；湿度为30-85rh；重量为0.8kg；插入方向为任意方向；识别时间为2.5秒。如图3.2所示。 图3.2 纸币识别器硬币识别原理的主要识别指标是材质、厚度、直径。材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的一组，多的常见是六组，工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率震荡，当硬币以垂直或平行于线圈平面方式穿过时，会引起振荡频率的变化。材质不同所引起的频率变化幅度和方向也不同，对某种硬币硬币的变化特征进行记录后，就成为使用中识别该种硬币的依据。厚度是没有东西专门测的，实际上这个指标是和材质一起测。因为即使相同材质的硬币，如果厚薄不同，导致的频率变化差异也较大。本设计选用的是bd-10025，其相关参数为：直径18mm、32mm；厚度2mm、3.2mm；工作电压为dc+12v,功与电气图不符率为静能0.5mw;动能为0.5w。 图 3.3 硬币识别器3.2 出货机构的设计 图3.4 出货机构图如图3.4所示，当钱的币值达到商品的价位时，可选商品的灯即会在plc4的控制下亮起，当可选的商品灯亮时，按下所需要的商品，商品的出货机构开始运作。电机带动货物的旋转挡板运动，当挡板碰到行程开关的时候，即停止旋转。商品即会通过商品的出货通道出货，即此时完成商品的出货。在此设计中，要对电机进行一个选型，因此需要的是一个小功率电机所以选择y80m1-4即可，y80m1-4的参数为额定功率0.55kw，额定电流1.5a，转速1390r/min，效率73.0，功率因数0.76，堵转转矩/额定转矩的2.4倍，堵转电流/额定电流的6.0倍，最大转矩/额定转矩的2.3倍，振动速度为1.8mm/s,重量为17kg。 而对于行程开关的选择，选择了jlxk1系列行程开关，它适用于交流50hz、电压380v或直流电压220v控制电路中。与电气图不符此种行程开关结构简单、功能实用、价格低廉。3.3 硬币的入口机构和退硬币机构的设计 图3.5 进硬币和退硬币机构 如图3.5所示，当硬币真假感应器感应到硬币时，感应器做出真假判断。当硬币为真时，电机正转，挡板转动，硬币跟真挡板的运动方向运动，当碰到行程开关时，电机停止转动，硬币滑落至真硬币存储室；当硬币为假时，电机反转，挡板转动，假硬币跟着挡板的运动方向运动，当碰到行程开关时，电机停止转动，假硬币滑落至假硬币的出口，假硬币即被排除，掉落至出硬币口，即完成真硬币的进入和假硬币的排除。当买完商品需要退钱时，按下退币按钮，plc即会输出信号，出币电机开始运动，出币电机带动连杆机构进行运动，前爪式的出币推子，推动硬币滑落至硬币出币口。即完成硬币的找零功能。在此设计中，要对电机进行一个选型，因此需要的是一个小功率电机所以选择y80m1-4即可，y80m1-4的参数为额定功率0.55kw，额定电流1.5a，转速1390r/min，效率73.0，功率因数0.76，堵转转矩/额定转矩的2.4倍，堵转电流/额定电流的6.0倍，最大转矩/额定转矩的2.3倍，振动速度为1.8mm/s,重量为17kg。 而对于行程开关的选择，选择了jlxk1系列行程开关适用于交流50hz、电压至380v或直流电压至220v控制电路中。不符用来控制运动机构的行程和变换运动的方向或速度。4硬件电路的设计4.1 plc的选型及其模块配置plc的硬件主要由中央处理器（cpu）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。【5】其中，cpu是plc的核心；输入单元/输出单元是cpu与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备6，其硬件构成图如图4.1。 图4.1 硬件设备联接件图在本次毕业设计中，i/o输入口中8件商品分别要有8个按钮开关、8个商品有无感应器、8个商品的行程开关，还有8个商品电机所要的电机保护装置。其中在输入口中还涉及到进硬币感应器、进纸币感应器、硬币真假感应器、纸币真假感应器、1元感应器、5元感应器、10元感应器、进真硬币行程开关和退真硬币行程开关、进假硬币行程开关和退假硬币行程开关等48个输入口。在i/o输出口中的数码显示管cd4511需要占用8个输出口，8件商品的有无指示灯需要占用8个输出口，8件商品的可买指示灯需要占用8个输出口，在8件商品出货的过程中也需要8个线圈来进行商品的输出控制，所以也需要占用8个输出口，在进纸币电机的正反转和进硬币电机正反转上共需要4个输出口，最后在退硬币电机上需要一个线圈进行控制即可。所以在输出口的数量上，根据需求，需要有至少40个输出口。根据所罗列的需要的输入口和输出口，确定了所需要的cpu型号和所需要扩展的模块数量，在本次设计中，我选择了1个cup226（集成24输入/16输出）7和两个em223（16s输入/16输出）8的拓展模块。如图4.2所示。 图4.2 主机模块连接简图表4.1和表4.2分别为i/o的地址分配表。 表4.1 输入的地址分配表输入代码地址编号进纸币感应器kf1i0.0纸币真假感应器kf2i0.1硬币真假感应器kf3i0.2一元纸币感应器kf4i0.3五元纸币感应器kf5i0.4十元纸币感应器kf6i0.5商品1有无感应器kf7i0.6商品2有无感应器kf8i0.7商品3有无感应器kf9i1.0商品4有无感应器kf10i1.1商品5有无感应器kf11i1.2商品6有无感应器kf12i1.3商品7有无感应器kf13i1.4商品8有无感应器kf14i1.5退硬币按钮sf1i1.6商品1按钮sf2i1.7商品2按钮sf3i2.0商品3按钮sf4i2.1商品4按钮sf5i2.2商品5按钮sf6i2.3商品6按钮sf7i2.4商品7按钮sf8i2.5商品8按钮sf9i2.6商品1行程开关bg1i2.7商品2行程开关bg2i3.0商品3行程开关bg3i3.1商品4行程开关bg4i3.2商品5行程开关bg5i3.3商品6行程开关bg6i3.4商品7行程开关bg7i3.5商品8行程开关bg8i3.6进真硬币左行程开关bg9i4.0进真硬币右行程开关bg10i4.1进假硬币左行程开关bg11i4.2进假硬币右行程开关bg12i4.3退硬币左行程开关bg13i4.4退硬币右行程开关bg14i4.5进纸币电机保护bb1i5.0商品1电机保护bb2i5.1商品2电机保护bb3i5.2商品3电机保护bb4i5.3商品4电机保护bb5i5.4商品5电机保护bb6i5.5商品6电机保护bb7i5.6商品7电机保护bb8i5.7商品8电机保护bb9i6.0进硬币电机保护bb10i6.1退硬币电机保护bb11i6.2表4.2 输出的地址分配表输出代码地址编号数码个位显示1q0.0数码显示个位2q0.1数码显示个位4q0.2数码显示个位8q0.3数码显示十位1q0.4数码显示十位2q0.5数码显示十位4q0.6数码显示十位8q0.7进纸币灯亮pg1q1.1运行显示灯亮pg2q1.2进硬币灯亮pg3q1.3有无商品1灯亮pg4q1.4有无商品2灯亮pg5q1.5有无商品3灯亮pg6q1.6有无商品4灯亮pg7q1.7有无商品5灯亮pg8q2.0有无商品6灯亮pg9q2.1有无商品7灯亮pg10q2.2有无商品8灯亮pg11q2.3可选商品1灯亮pg12q2.4可选商品2灯亮pg13q2.5可选商品3灯亮pg14q2.6可选商品4灯亮pg15q2.7可选商品5灯亮pg16q3.0可选商品6灯亮pg17q3.1可选商品7灯亮pg18q3.2可选商品8灯亮pg19q3.3进真纸币线圈qa1q3.4进假纸币线圈qa2q3.5商品1线圈qa3q3.6商品2线圈qa4q3.7商品3线圈qa5q4.0商品4线圈qa6q4.1商品5线圈qa7q4.2商品6线圈qa8q4.3商品7线圈qa9q4.4商品8线圈qa10q4.5进真硬币线圈qa11q4.6进假硬币线圈qa12q4.7退硬币线圈qa13q5.04.2 主电路的设计图4.3为本自动售货机的主电路控制图。主要是关于商品电机、纸币电机和硬币电机的电路图。 图4.3主电路在本设计中，主电路上采用了熔断器和热继电器，对电路进行一定的保护9。熔断器它能起到的作用主要是当自动售货机的电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，10 升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度时，自身熔断并切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。11熔断器的型号选择rt16-00。热继电器的作用主要是当自动售货机中电动机过负荷时就会自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。12在本次主电路的设计中采用热继电器和熔断器主要是要起到“过载保护的作用”，是主电路的安全性能提高。热继电器的型号选择jr16b-60/3d 40-63a。4.3 控制电路的设计在控制电路中，连接了一个cpu226和两个拓展模块em223。在前面都有相应的简单介绍在前面。根据i/o的输入输出口，选用了cpu226，如图4.4所示。 图4.4 cpu226接线图本设计中拓展了2个em223，第1个拓展模块em223的输入模块接的是商品行程开关和进币、退币的行程开关；其输出模块接的是可选商品的指示灯和控制部分商品出货电机的接触器线圈。如图4.5。 图4.5 第1个em223接线图如图4.5所示是第2个拓展模块em223。在接第2个拓展模块em223的输入模块接的是商品电机的保护和退硬币的按钮；其输出模块接的是出货商品的线圈和退真硬币和假硬币的正反转。如图4.6。 图4.6 第2个em223接线图在对于电机的保护中，在输入口放入了对电机的一个热继电器的保护装置，从而使电机可以安全的运转。在此选用tk-e02a-c热过载继电器此型号即可，因为，所使用的电机本来就是以轻巧型的为主，所以选择小型的热继电器即可。13在商品的有无感应器其实应该算是一种接近开关，接近开关也叫近接开关，又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。14接近快关主要是利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，从而来感知有无物体的存在与进入，而在商品的有无上恰好适用。在此选用tl-q5mc1/tlqm5b1tl-q5mc1为npn型，tlqm5b1为pnp型。方形，感应距离5mm。14在数码管的显示上主要采用的cd4511的八位数码显示管。cd4511 是一片 cmos bcd锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 led （数码管）显示器的 bcd 码七段码译码器。具有bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmos电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴led数码管。cd4511显示稳定，使用寿命长。是自动售货机显示的较好选择。15在商品显示灯中选用xdn指示灯的型号即可。只要指示灯的显示稳定并显示完整，使用时间和使用周期长即可。5 plc程序的设计及仿真 5.1 plc程序的设计根据自动售货机控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括：进币程序的设计、钱币进入钱包程序的设计、币值比较对应可选商品程序的设计、选择商品程序的设计、退币程序的设计。5.1.1主程序的设计本次毕业设计中，自动售货机的一个大体流程图，如图5.1。 图5.1 流程图当自动售货机处于一个不工作状态时既是它的一个初始状态（等待状态），当投入硬币或纸币时，自动售货机开始工作，进纸币感应器对钱币进行感应和分类，其运行灯亮起，当完成投币工作后，plc就要对纸币进行一个计算或者是一个累加，以方便后面商品的可选灯亮起。钱包的累加完成后，即可进入下一个工作状态，即是可选商品灯亮起，购买者便可选择你可以购买并能够购买成功的商品了。商品购买完成后即是最后一步退币，plc会自动计算好你要退出的钱币。16购买者选择退币按钮即可完成你的退币。退币完成后，此次的自动售货机售货即完成。5.1.2 进币程序的设计进币的程序分为进纸币程序和进硬币程序，当有顾客购买饮料时，投入的钱币经过光传感器的感应，然后由光传感器驱动硬币识别器识别钱币,如果是假币系统则会自动退出硬币,如果是真币系统则会将硬币自动传送到相应的钱币贮存腔,并经过光传感器感应，然后在plc内进行数据运算，进行一个钱包的累加。梯形图如图5.2所示。 （a） 图5.2 进币程序梯形图5.1.3 钱币进入钱包程序的设计 投币完成后，系统将可识别的1元、5元、10元纸币和1元的硬币放入相对应的钱包并进行一个钱币的累加。当进硬币感应器感应到硬币后，系统会给出一个上冲延，钱包计数器进行一个累加并储存累加数。在此梯形图中，运用到了加法运算指令，钱包的寄存地址为vw100,当in1进入一个值时，加法运算指令，进行一个记忆，累加完成后，就会通过out输出，并在vw100上进行一个数值的反应。梯形图如图5.3。 图5.3 钱包进入梯形图5.1.4 币值比较对应可选商品程序的设计投币完成后，系统将会对比钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较：若投币3元，则没有可选商品指示灯亮，不能进行商品的选择；若3元投币5元，则3元的可选商品指示灯亮；若5元投币8元,则5元可选商品指示灯亮；若投币8元，则所有的可选商品指示灯都亮。梯形图如图5.4所示。 图5.4 币值比较梯形图5.1.5 选择商品程序的设计当币值达到向对应的可选商品时，进行商品的选择，按下所对应的的选择商品按钮，即可出货。以商品一举例即可，其他商品的出货方式均一样。梯形图如图5.5所示。 图5.5 选择商品梯形图5.1.6 退币程序的设计 顾客可在购完饮料后，即可选择退币，当按下退币控制按钮后，退币感应器开始运行，即可完成退币。当退币电机得电后，减法运算指令，就会进行一个计算，当in1得到钱包地址vw100的数值时，in2就会进行一个一个的钱币递减，递减数值也会通过out输出的地址vw100进行一个显示。当out的vw100为0时，说明退币工作已完成。梯形图如图5.6所示。 图5.6 退币程序梯形图 5.2 plc程序仿真程序编写好后无法验证程序的正误，编程能力很难提高，而仿真时解决这一问题的理想方法。17本次自动售货机的仿真，首先配置cpu的型号，即双击灰色处便会弹出cpu型号的选择，选择cpu226即可，如图5.7。 图5.7 cpu型号在双击0和1处选择扩展模块的型号em223，如图5.8。 图5.8 em223选择好cpu和拓展模块后，接下来将梯形图程序编译导出，在仿真软件中把导出的ascll文件导入仿真软件，开启仿真软件就可以仿真。 将程序载入进去后，开始仿真。首先点击run（即这个符号），随后选择商品有无感应器即i0.6i1.5，来检测有无商品灯是否亮起即q1.4q2.3，灯亮即说明程序正确，如图5.9。 图5.9 有无商品灯亮接下来，要检测的是钱包的正确性，对于钱包的正确性的检查，首先要在状态表里进行一个设置，如图5.10。 图5.10 钱包设置此状态可以更好的观察钱包数量的变化是否正确。点击开始后，我们开始进行钱包的加减，点击1元硬币i0.2，1元纸币i0.3，5元纸币i0.4，10元纸币i0.5后，钱包数量变为17，如图5.11。 图5.11 钱包累加说明在plc梯形图中钱包的累加程序是没有错误的。18当钱包数量为17时，所对应的的可买商品的灯也应该亮，说明可以对该种商品进行一种购买，即q2.4q3.3亮，如图5.12。 图5.12 可买商品灯亮 灯如果亮起，说明程序无误。接下来，即可进行商品的选择与购买。可以选择一个3元商品（i1.7）、一个5元商品（i2.3)、一个8元商品（i2.6），即此时商品出货，钱包变为只剩1元，可选商品灯不在亮起，如图5.13和图5.14。 图5.13 购买商品 图5.14 钱包减少 如上图显示，即该程序进行无误。接下来，进行最后一步程序即退币程序的检验。点退币按钮（i1.6），退币行程开关（i4.3），钱包数量变成0，即完成的退币工作。如图5.15。 图5.15 退币此时，钱包值为0，说明程序无误。通过s7-200的仿真，检验了程序，并没有问题，接下来，即可进行自动售货机的组态工作。 6 监控组态设计6.1组态程序的设计6.1.1建立工程打开应用管理器，选择“增加新应用”，在应用名称对话框中输入一个应用程序的名称， 不妨命名为“自动售货机”，按“确定”按钮。在工程列表中会出现新建的工程，双击该工程，打开draw，开始组态工作。196.1.2创建点1）draw 导航器中双击“实时数据库”项使其展开，在展开项目中双击“数据库组态”启动组态程序dbmanger（如果您没有看到导航器窗口，请激活draw 菜单命令“查看/导航器”），如图6.1所示。 图6.1 导航器2） 启动dbmanger 后出现dbmanger 主窗口，如图6.2所示。 图6.2 主窗口3）选择菜单命令“点/新建”或在右侧的点表上双击任一空白行，出现“指定区域和点类型”对话框，如图6.3所示。 图6.3 点类型4）选择“区域 00”及“模拟i/o 点”点类型，然后单击“继续”按钮，进入点定义对话框，如图6.4所示。 图6.4 模拟点6.1.3定义i/o 设备在数据库中定义了上述14 个点后，下面将建立一个i/o 设备plc，上述定义好的14个点的值将取自plc。1）在draw 导航器中双击“实时数据库”项使其展开，选择“i/o 设备驱动”项使其展开，在展开项目中选择“plc”项并双击使其展开，然后继续选择厂商名“siemens(西门子)”并双击使其展开后，选择项目“s7-200（ppi） 系列”，如图6.5所示。图6.5 plc设置2） 双击项目“s7-200(ppi)”出现“i/o 设备定义”对话框，在“设备名称”输入框内键入一个人为定义的名称，为了便于记忆，不妨为“plc200”（大小写不限）。在通信端口下拉条中选择“com7”，“设备地址”输入框内键入2。其余保持默认值。点击“完成”按钮。如图6.6所示。此时在导航器的“s7-200(ppi)系列”下面增加了一项“plc200”。 图6.6 设置配置3） 数据连接现在将已经创建的14个数据库点与plc200联系起来，以使这14 个点的pv 不符？参数值能与i/o 设备plc200 进行实时数据交换。这个过程就是建立数据连接的过程。由于数据库可以与多个i/o 设备进行数据交换，所以必须指定哪些点与哪个i/o 设备建立数据连接。a. 启动数据库组态程序dbmanager，双击点“in1”，切换到“数据连接”一页，出现如图6.7所示对话框。 图6.7 数据连接 b. 点击参数“pv”，在“连接i/o 设备”的“设备”下拉框中选择设备“plc200”。建立连接项时，点击“增加”按钮，出现如图6.8所示的“设备连接项”对话框。 图6.8 设置定义6.1.4 创建窗口选择“文件f/新建”命令出现“窗口属性”对话框，如图6.9所示。 图6.9 窗口属性全部保持默认值，点击“确定”按扭，建立了一个新的窗口。绘制过程为标准的windows 操作，这里就不一一说明了。6.2 自动售货机状态模拟实现6.2.1 关于脚本的介绍本脚本主要是针对商品电机出货的编制，比如当商品电机等于5时，即旋转角度为90时，行程开关为真，如果 不是则为假，为真时，挡板触碰到行程开关后，则行程开关自动复位，停止运动。if out4.pv.07=1 then商品1电机=商品1电机+1； if 商品1电机=5 then in3.pv.08=1;else in3.pv.08=0;endifelse商品1电机=0；endifif out4.pv.08=1 then商品2电机=商品2电机+1; if 商品2电机=5 then in4.pv.01=1;else in4.pv.01=0;endifelse 商品2电机=0;endifif out5.pv.01=1 then商品3电机=商品3电机+1; if 商品3电机=5 then in4.pv.02=1;else in4.pv.02=0;endifelse商品3电机=0;endifif out5.pv.02=1 then商品4电机=商品4电机+1; if 商品4电机=5 then in4.pv.03=1;else in4.pv.03=0;endifelse 商品4电机=0;endifif out5.pv.03=1 then商品5电机=商品5电机+1; if 商品5电机=5 then in4.pv.04=1;else in4.pv.04=0;endifelse 商品5电机=0;endifif out5.pv.04=1 then商品6电机=商品6电机+1; if 商品6电机=5 then in4.pv.05=1;else in4.pv.05=0;endifelse 商品6电机=0;endifif out5.pv.05=1 then商品7电机=商品7电机+1; if 商品7电机=5 then in4.pv.06=1; else in4.pv.06=0;endifelse商品7电机=0;endifif out5.pv.06=1 then商品8电机=商品8电机+1; if 商品8电机=5 then in4.pv.07=1; else in4.pv.07=0;endifelse商品8电机=0;endifif out6.pv.01=1 then退币电机=退币电机+1;else 退币电机=0;endifif out4.pv.05=1 then进纸币电机=进纸币电机+1； if 进纸币电机=4 then in5.pv.01=1;else in5.pv.01=0;endifelse进纸币电机=0； endifif out4.pv.06=1 then退纸币电机=退纸币电机+1; if 退纸币电机=4 then in5.pv.02=1;else in5.pv.02=0;endifelse退纸币电机=0;endifif out5.pv.07=1 then 进真硬币电机=进真硬币电机+1; if 进真硬币电机=5 then in5.pv.05=1;else in5.pv.05=0;endifelse 进真硬币电机=0;endifif out5.pv.08=1 then退假硬币电机=退假硬币电机+1; if 退假硬币电机=4 then in5.pv.06=1;else in5.pv.06=0;endifelse 退假硬币电机=0;endif6.2.2 商品出货动画界面的设计以其中一个3元商品举例说明。首先画出3元商品有无指示灯和可买商品指示灯。20然后对这两个进行动画设置。如图6.10和图6.11所示。 图 6.10 3元商品有无指示灯 图6.11 可买商品指示灯在画出出货机构的旋转挡板的简单示意图，双击画好的图进行一个设置，勾上尺寸旋转移动中的旋转。如图6.12所示。 图6.12 子图设置好旋转动画后点击隐藏进行一个可见性定义设置，如图6.13。 图6.13 可见性定义在子图中旋转一个行程开关，进行相应的设置。双击行程开关，出现动画连接单击隐藏进行可见性定义，如图6.14。 图6.14 可见性定义整体的一个商品出货机构动画图如下放置即可。 图6.14 出货动画此时，即完成了一个对出货机构动画的设置，剩下的其他出货机构如上设置即可。在此就不做一一介绍了。6.2.3 投纸币动画界面的设计 首先在子图里面选择相应的指示灯成为投纸币系统的指示灯。当有纸币进入或退出时指示灯都会相应的亮起。双击进行设置，