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饮料仿真控制类设计,饮料,仿真,控制,设计
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哈尔滨理工大学学士学位论文 本科生毕业（设计）论文自动饮料贩卖机的控制系统仿真设计 系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 （请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要随着现代社会科技和经济的飞速发展，人们已经迈进了一个高科技时代，同时人们也逐渐的学会享受生活，为了满足人们的生活追求，自动售货机开始迅速的普及。作为自动控制技术发展产物之一的PLC无人自动售货机，在人们的日常生活中已经得到了广泛的应用，已成为一种全新的商业零售形式。同时经济的快速增长使的人们的消费水平不断提高，大量的消费品被生产出来，这需要大量的物品流通渠道来消费这些生产出来的消费品，在以前主要是通过超级市场来销售，但现在自动售货机使人们多了一种选择。它的出现使消费模式和销售环境发生了巨大的变化，相对于超级市场、百货购物中心等销售模式而言，无人自动售货机没有场地上的局限，而且购物便利。本文简要介绍了课题研究的意义，自动售货机在国内外的研究动态，主要设计的是基于西门子S7-200 系列PLC构成的自动售货机控制系统，包括自动售货机控制系统硬件设计，软件的设计，I/O分配，系统控制流程图，PLC梯形图程序的编写和系统梯形图的调试仿真。关键词： PLC； 自动售货机控制系统； 梯形图； 调试ABSTRACTWith the development of the modern technology and societys rapid economic, people have entered an era of high technology, but it also gradually learn to enjoy life, to pursue in order to meet peoples lives, vending machines began to spread rapidly. Automatic control technology development as one of the products of the PLC unattended vending machines, in peoples daily life has been widely used, has become a new form of commercial retail. While rapid economic growth has enabled the continuous improvement of peoples consumption level, a large number of consumer goods were produced, which requires a large number of items to consume these distribution channels produced consumer goods, in the past mainly through supermarkets to sell, but now vending freighter make people more of a choice. It appears that consumption patterns and sales environment has undergone tremendous change, as opposed to supermarkets, department stores, shopping centers, sales model, nobody no vending machines on site limitations and shopping convenience. This article briefly describes the significance of the research, the research of the vending machine at home and abroad, the main design is design a vending machines control system consisting of PLC based on Siemens S7-200 series, including vending machine control system hardware design, software design , I / O assignment, the flow of the system control, write the PLC ladder program and the debug simulation of the system ladder.Keywords: PLC; vending machine control system; ladder; debugging目 录摘 要IIIABSTRACTIV绪论61.1 课题研究的意义61.2 国内外研究动态62 自动售货机控制系统的整体设计方案82.1 自动售货机的工作原理82.2 自动售货机设计的基本思路82.3 自动售货机控制系统设计的基本内容82.3.1 主要内容82.3.2 拟解决的关键性问题82.4 自动售货机控制系统设计的步骤93 自动售货机控制系统硬件的设计103.1 自动售货机的控制要求分析103.2 PLC型号的选择103.2.1 PLC的概念103.2.2 PLC的工作原理143.2.3 PLC的循环扫描153.2.4 PLC的硬件组成154 自动售货机控制系统软件的设计164.1 PLC软件系统设计的方法164.2 I/O口的分配164. 3 自动售货机控制流程图设计174.4 自动售货机控制梯形图程序的设计174.4.1 计币部分设计174.4.2 比较部分设计184.4.3 选择部分设计194.4.4 余额计算部分设计195 自动售货机控制系统的调试285.1 系统的仿真调试285.2 系统调试的方法285.3系统仿真运行分析29结论30致 谢31参考文献32绪论1.1 课题研究的意义随着科学技术的发展和社会的进步,商业机械逐渐的变的越来越自动化, 其中被广泛运用的是自动售货机，它是自动化商业机械被广泛用于公共场所的代表。通过自动售货机人们可以买到很多的商品，像饮料、食品、香烟、报纸等。自动售货机凭借和消费者 “一对一”的无店铺自动售货销售模式，成为在现有市场销售模式下消费者的又一种选择，自动售货机让商品的需求化和多样化得以发展和实现。方便和快捷使越来越多的人喜欢上了这种购物，这既是现代化城市配套设施中所需求的，也方便了人们的生活。自动售货机凭借着其别致、文明、高级、灵敏便利等特色受到了很多人的喜欢。自动售货机可以依据消费者所投入的货币数值进行判断和运算，判别消费者是不是可以采办某种商品，而且做出相对应的反映。因而，售货机除了可以辨识售货机里边一切的商品外，还要可以对消费者所投入的货币进行判别和累计， 并能够根据消费者的选择提供所要购买的商品。售货机能够根据所投入的币值，通过消费者按下商品的选择按钮, 带动电机工作，将商品传送到出货口, 以便顾客取出商品, 完成此次交易。它的售货功能是通过识币系统、货物和货币的传送系统来实现的。所以本课题来设计解决自动售货机的控制系统，采用可编程控制器, 用来在其内部存贮实行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字和模拟的输入和输出, 来控制整个系统，并实现完整的售货功能。1.2 国内外研究动态在中国，自动售货机将变成一个潜力无穷的产业，从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于产业构造的转变而产生的。随着生产和消费的逐渐增多以及消费模式和销售环境的逐渐变化，新的商品流通渠道需要出现以来适应市场的要求；相对于现在市场上其它的商品销售模式人工费用的上升，受场地的限制和购物的不方便等，无人自动售货机作为一种适应市场的机器便应运而生了。它的其前景十分广阔，相信在不久得将来它会在商品的销售行业又一次掀起革命。自动售货机出售的商品可以先根据其摆放的场所然后进行选择，这里面包括饮料、零食、以及特色商品等。通过这种智能的售货系统，客户和管理人员可以准确的得到商品的存货和销售等信息。此外，还支持多种交易支付模式，同时方便实现较大金额的支付和交易结算。新型的自动售货机不仅更方便货品的销售，而且还是广告使用非常普遍的一种媒介。自动售货机在国外的发展相对来说比较成熟。在日本的自动售货业已经有超过2000种机型、可以售卖超过6000种商品，无处不在，而且24小时供应，因此非常受人们的欢迎。在美国，运营商就超过10000家，并且具有与大饮料商、大食品商的合作经验。自动售货机在全球一切关联的范畴研讨中，研讨的关键技术主要包含以下几个方面：1怎么完成系统内部的出售动作；2怎么完成出售信息的计算与资金结算的办理；3怎么削减功耗。根据相关文献资料，怎么完成系统内部的出售动作的研讨现已基本上老练，如今最多的研讨主要是在怎么完成出售信息的统计与资金结算的办理和怎么削减功耗。26哈尔滨理工大学学士学位论文2 自动售货机控制系统的整体设计方案2.1 自动售货机的工作原理自动售货机的工作原理是：1、从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别货币的面值。2、识别器把信息数据传给通信模块。3、通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值,启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。4、顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。5、如果余额足够多，顾客可以选择退币或继续买商品；如果余额不足，顾客可以选择退币或继续投币购买商品。退币可以分为两种情况：一种是由纸币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。6、系统复零，完成售货。2.2 自动售货机设计的基本思路本设计的目的是设计一个便利、方便的具有自动区分货品的功用，并且能对所投的钱币币值进行累计，根据币值选择商品的自动售货机。而且商品交易完成后会显示余额并可以随时退币；当自动售货机遭受到外界因素破坏时报警指示灯会闪烁报警。2.3 自动售货机控制系统设计的基本内容2.3.1 主要内容1课题设计要求1）分析了解自动售货机的工作原理2）完成对应的硬件和软件设计3）完成自动售货机的PLC控制2课题内容1）根据题意设计显示电路，并按图连接2）画PLC I/O接口连线图3）编制梯形图及指令语句表4）完成系统调试，实现控制要求该设计主要包括硬件设计和软件设计。其中，硬件设计包括：1.控制要求分析；2.PLC类型的选择；3.I/O点统计；4. 感应器的选择；5. 传送机构的选择设计。系统软件的设计包括： 1. I/O口的分配；2. 自动售货机控制流程图设计；3. 梯形图程序设计；4. 对编好的梯形图程序进行调试和仿真运行。2.3.2 拟解决的关键性问题1）设计基于PLC的控制系统方案；2）编写PLC程序；3）利用PLC实现工作系统的控制。本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子S7-200型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。本次设计的重要部分是第三部分的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，再对已经编好的梯形图程序进行仿真调试，这样才能真正理解本次自动售货机的控制原理。2.4 自动售货机控制系统设计的步骤（1）深入了解和分析自动售货机控制系统的要求。（2）根据自动售货机控制系统的要求确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。（3）根据I/O点数，选择合适的PLC类型。（4）分配PLC的I/O点，画出I/O连接图。（5）根据自动售货机控制系统的要求，进行自动售货机控制系统的梯形图程序的设计。（6）对编制好的梯形图程序进行调试，将编制好的程序输入调试软件当中，查找错误，使设计的梯形图程序更加的完善。哈尔滨理工大学学士学位论文3 自动售货机控制系统硬件的设计 3.1 自动售货机的控制要求分析由于对本次自动售货机控制系统设计没有给出特定的要求，所以在设计的时候给出一些特定的假设。假设本设计中自动售货机控制过程如下所述：1. 自动售货机出售一元、二元、三元三种商品。2. A、B两种商品价格分别为1元、2元、3元。3. 自动售货机可识别5角、1元硬币。4. 当投入的钱币总值等于或超过相应的商品价值时、对应的商品指示灯亮。5. 当顾客投入钱币在1分钟内不按任何按钮，自动售货机将会自动按照余额退还给顾客。6. 当对应的商品指示灯亮时，按下相应的按钮，相应的商品将会排出。7. 当顾客选购完商品后，自动售货机会计算余额，按下退钱按钮，自动售货机将按照余额退还给顾客。8. 当顾客买完一件商品后8秒无操作，自动售货机将会按照余额自动退还给顾客。9. 如果顾客投入钱币后又不想买物品，按下退钱按钮，自动售货机将会按照余额自动退还给顾客。10.自动售货机在遭受到外力破坏时，自动售货机报警指示灯闪烁。3.2 PLC型号的选择3.2.1 PLC的概念1969世界第一台PLC在美国数据设备公司诞生。1975-1976年,德国、日本、美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到PLC中，并且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器，结合了微型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的灵活，成本却大大下降，从而使得PLC进入了实用阶段。随着科技的不断进步，PLC的性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面体现:1.控制规模的扩大，控制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。2.组成模块的增多，现在PLC己经新增了很多模块，如PDI控制、温度以及运动模块等等。3.开放性和互操作性大大发展，在PLC的发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自发展自己的标准，开放是发展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。4.工作速度的提高可以对系统实现实时控制。5.联网的能力增强，由于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发展，己经可以实现的远程控制。正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能化。现在应用在不断前进,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经成为现在系统工作自动化中最有效的工具之一。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。PLC的特点如下：1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。2)配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3)体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。PLC的具体应用如下：1)PLC开关量的逻辑控制这是PLC开关量的逻辑控制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工艺，顺序控制工艺以及其他自动化生产线控制工艺等。PLC的开关量逻辑控制基本取代了接触器-继电器电路，广泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓库生产线、灌装流水线等。2)PLC模拟量控制由于自然界存在许多连续变化的物理量，比如压力、温度、流量、液位等都是模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果转换为模拟量。3)PLC数据处理可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。4)PLC过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是模拟量闭环控制系统中，使用很频繁的调节方法。可编程控制器具有专用的PID子程序。5)PLC通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC由三个基本部分组成：外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元、处理结果输出执行单元。可编程控制器的I/O输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接口，可编程控制器在对外部I/O输入单元收集的各种逻辑信号和模拟量采样数据，以及主令台的各种命令等信息进行储存和处理。可编程控制器根据所设计的程序对这些输入信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。通常下都是输出给继电器，继电器通过动作来控制外面的执行单元。可编程控制器可根据外部工程需要建立通讯控制，通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。如图2-2所示，可编程控制器的原理框图。由图可知，外部输入变量都有开关量，模拟量，通讯接口传送的变量数据，以及编程执行器等。CPU开关量I/O接口RAM 、 ROM模拟量I/O接口EPROM/E2ROM通迅接口编程器电源图3-1 可编程控制器原理框图编程工具一般就是电脑设计的编程软件，我门可以根据编程软件对可编程控制器进行硬件组态设计，输入输出点的分配设计，程序编写设计，可以通过在线连接进行监控，通过监控可以调试程序，并修改程序。当可编程控制器启动运行后，我们可以根据外部动作情况来判断程序的错误和需要完善的地方。这也是现场调试工程师必须具备的技能。可编程控制器编程软件都是各自厂家自主研发的，对这些软件必须学习，了解指令含义和编程原则，技巧等。我们在编程时，一般要对系统进行总体设计，总体设计可以保证编程的思路清晰，明朗。总体设计完后进行分布设计，对各种功能实现进行单独编程，有必要的时候对程序进行模块化设计，节省编程空间和时间。分布设计完毕后，就进行系统的调试阶段，在调试时，首先必须对系统调试步骤进行了解，对系统工艺进行了解，以免调试时出现差错。1简易编程器简易编程器就是很简单的编程工具，在编程工具上我们可以看到功能输入键，各种指令输入键，各种指令地址数字输入键，还有显示屏显示当前编程的具体情况。在编程时首先简易编程器就可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编程控制器进行连接，通过设置可以对可编程控制器进行程序设计调试工作。在编程时，首先对各种按键进行熟悉，在编程过程中必须进行记录，以便后面的调试修改。在编程的时候必须对输入输出点的地址分配进行详细说明，以免编写程序过程中，思路混乱。在编写程序结束后，就要对系统进行调试，调试的时候，必须判断系统功能实现是否准确，如果不准确，对相应部分进行修改。使其准确。如果修改完毕，程序运行正常，就可以将简易编程器拔下，保存。2图形编程器常用的图形编程器是液晶显示图形编程器(手持式的)，它有一个大型的点阵式液晶显示屏。除具有简易型的功能外，还具有可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来更方便，直观。但它的价格较高，操作也较复杂。也有用CRT作显示器的台式图形编程器，它实质是一台专用计算机，它的功能更强，使用更方便，但价格也十分昂贵。3用专用编程软件在个人计算机(PC)上实现编程功能随着PC的日益普及，最新发展趋势是使用专用的编程软件，在通用的PC上实现图形编程器的功能。这一编程方法的最大特点是：充分利用PC机的软、硬件资源(如：硬盘、打印及各种功能软件)，大大降低了编程器的成本，同时也大大增强了编程器的功能，使用十分方便。一般的PC添置一套专用的“编程软件”后就可进行编制、修改PLC的梯形图程序，存贮、打印程序文件(清单)，与PLC联机调试及系统仿真等。并且用户程序可在PC、PLC之间互传。具有以上功能后，PLC的程序(特别是大型程序)编程、调试就显得十分方便和轻松。输入输出数字输入624 数字输出416模拟输入1632 模拟输出828输入输出映像（可扩展）128输入 128输出硬件扩展最多7台扩展模块中断输入4脉冲数出2（20k100k）CPU特性8个PID控制器 最多2个串行端口实时时钟 运行中编辑浮点运算 状态LED指示CPU处理时间位处理：0.22us程序存储器425k数据存储器210k定时器256温度模块16位分辨率网络扩展串行通讯 AS-interfaceMPI Profibus-DP从站Modbus主站/从站通讯速率PPI/MPI：187.5kbps自由口：115.2kbps编程软件Step7-MicroWIN安装方式IEC导轨工作电压DC24V/AC220V根据本系统控制要求，选用S7-200CPU226CN可编程控制器。24个DC输入点，16个DC晶体管输出点。订货号：6ES7 216-2AD23-0XB0。使用Step7Micro/WINV4.0软件进行编程。图4.3 西门子S7-200型PLCS7-200可编程控制器是小型化的PLC，对于社会各种行业，各种场合的逻辑控制，自动检测和运算功能都适用。S7-200可编程控制器具有强大的运算功能和通讯功能，能使用在比较复杂的自动化控制场合。S7-200可编程控制器提供了4个不同的型号，8中CPU类型可以选择使用。本次设计选择的是采用CPU226类型可编程控制器。CPU226类型的可编程控制器可以集成24输入和16输出共计40个I/O点。可以扩展7个模块，最大扩展至248路数字量I/O或者35路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，具有PID控制器，具有2路独立的20KHz高速计数器输出。RS485通讯编程口共有两个，具有PPI和MPI通讯协议，I/O端子很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统。共有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能的更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。3.2.2 PLC的工作原理PLC与计算机的工作原理基本上是相同的，你可以简单地表示为在系统程序的管理下，通过运行应用程序来完成用户任务。PLC通电后，首先对硬件和软件进行一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种任务（见图3-1）。但是PLC也有其本身的特点，PLC在确定了工作任务后，专用程序被加载装入到一个特殊的机器，它采用循环扫描模式，系统的任务管理和应用的程序执行都是通过循环扫描模式完成的。读取输入执行用户程序处理通信请求自诊断检查改写输出执行用户程序处理通信请求自诊断检查改写输出STOP模式RUN模式图3-1 扫描过程3.2.3 PLC的循环扫描对于每一个程序中，CPU从所述第一条指令开始执行，按指令步序号做周期的程序循环扫描，如果没有一个跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到它终止执行用户程序然后返回到第一条指令，如此周而复始，每个周期被称为一个扫描周期。3.2.4 PLC的硬件组成PLC的硬件主要是由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源和其它部件组成。其中，CPU是PLC的核心部件；输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口；通信接口用于连接编程器、主计算机等外部设备的接口。 通过本设计的自动售货机系统的控制要求分析可以知道，本设计的主要有2个钱币输入，分别是5角硬币、1元硬币投入，4个按钮开关，分别是1元饮料商品选择按钮、2元饮料商品选择按钮、3元饮料商品选择按钮和退币按钮，以及1个能够感应到自动售货机遭到破坏的感应器，6个指示灯,分别为1元饮料正常指示灯、1元饮料缺货指示灯、2元饮料正常指示灯、2元饮料缺货指示灯、3元饮料正常指示灯、3元饮料缺货指示灯，4个输出分别是1元饮料输出、2元饮料输出和3元饮料输出和余额输出等。本设计采用的是电磁阀来控制商品和钱币的输出，商品的指示灯采用的电是经过开关电源调制成的DC24V电压，安全可靠。由此可知，系统所需的输入点数为8点，输出点数为6点。根据上面的分析，至少选用24点（14I/10）的PLC，现选用西门子公司的S7-2OO CPU 226型号为6ES7 214-1AD23-0XB 的PLC，这种型号的PLC不仅能够满足设计的功能需要，还能够减少经济上支出，完全符合设计需求。4 自动售货机控制系统软件的设计4.1 PLC软件系统设计的方法PLC软件系统设计的方法主要有图解法编程、经验法编程、计算机辅助设计编程。图解法编程主要是通过画梯形图来对PLC程序进行设计。经验法编程主要是运用自己和别人的设计经验来进行设计。设计前先选择和自己设计要求相视的程序，然后结合自己的设计要求情况，对梯形图程序进行适当的修改，使它符合自己的设计要求。计算机辅助设计编程主要是在计算机上通过PLC编程软件进行程序设计和编程、在线仿真调试等。在本次设计中，采用的是梯形图法编程。4.2 I/O口的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。本次智能抢答器I/O点的分配如表3-3所示。表3-3 自动售货机I/O点的分配表序号定义点符号功能1I0.0SB1找零按钮2I0.1SB2饮料一元按钮3I0.2SB3饮料二元按钮4I0.3SB4饮料三元按钮5I0.4SB5投五角硬币6I0.5SB6投一元硬币7I0.6SB7找零五角8I0.7SB8找零一元9I1.0SQ1饮料一元行程开关10I1.1SQ2饮料二元行程开关11I1.2SQ3饮料三元行程开关12Q0.0HL1饮料一元红灯(物品售完)13Q0.1HL2饮料二元红灯(物品售完)14Q0.2HL3饮料三元红灯（物品售完）15Q0.3DT1找零16Q0.4DT2出饮料一元17Q0.5DT3出饮料二元18Q0.6DT4出饮料三元19Q0.7HL4饮料一元绿灯（可以购买）20Q1.0HL5饮料二元绿灯（可以购买）21Q1.1HL6饮料三元绿灯（可以购买）4. 3 自动售货机控制流程图设计图4-1 自动贩卖售货机流程图设计4.4 自动售货机控制梯形图程序的设计根据自动售货机控制系统流程我们可以将自动售货机控制系统任务分成几个主要部分来进行设计，主要包括：计币部分的设计，比较部分的设计，选择部分的设计，余额计算部分的设计。4.4.1 计币部分设计当消费者投入钱币时，钱币经过红外感应器的感应，然后由红外感应器驱动钱币识别器对钱币进行识别，如果是假币，钱币会自动退出来，如果是真币，系统则会进入下一个环节，系统会将钱币自动传送到钱币贮存腔，然后在PLC内自行运算。在梯形图中，整数、双整数与实数的加法、减法、乘法、除法指令运算分别如下：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表4-2 加减乘除指令表梯形图指令格式指令名称梯形图指令格式指令名称ADD_I+I IN1，OUT整数加法SUB_I-I IN2，OUT整数减法ADD_DI+D IN1，OUT双整数加法SUB_DI-D IN2，OUT双整数减法ADD_R+R IN1， OUT实数加法SUB_R-R IN2， OUT实数减法MUL_I*R IN1，OUT整数乘法DIV_I/I IN1，OUT整数除法MULMUL IN1，OUT完全整数乘法DIVDIV IN2，OUT完全整数除法MUL_DI*D IN1，OUT双整数乘法DIV_DI/D IN2，OUT双整数除法MUL_R*R IN1，OUT实数乘法DIV_R/R IN2，OUT实数除法根据表编制计币部分程序如下图所示：图4-2硬币投入计币梯形图4.4.2 比较部分设计在整个售货过程中，价格的比较要贯穿整个过程的始终，只要当余额大于等于某种商品价格时，就需要输出一个信号，提示哪些商品可以购买。这里通过指示灯来代表此信号。所以在编写梯形图时我们要用到一些比较指令，是数据比较符号，用它来比较余额和商品的价格，是大于等于价格的标志。一般当余额大于等于某种商品价格而且时，程序使相应的指示灯亮表示可以购买该种商品，但是这应该是在当顾客买完一件商品后20秒内操作，否者系统会自动退币。如果是顾客投入钱币在1分钟内不按任何按钮或按退币按钮，自动售货机也将会自动按照余额退还给顾客。当有达到了这些条件的话，指示灯就会灭了，所以用几个常闭的定时器T37,T38,T39和一个常闭的退币按钮I0.7来和比较符号进行串联，如图4-3所示。图4-3比较部分梯形图4.4.3 选择部分设计当投入的币值可以购买某种商品时，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该种商品，同时也将扣除已消费的币值，接着余额继续与价格相比较，判断是否能继续购买。对应的梯形图程序如梯形图4-4所示。 图4-4选择部分梯形图4.4.4 余额计算部分设计当顾客选择了一种商品后，自动售货机系统会自动的减去相应的商品价值，显示出所剩的余额。根据加减乘除指令表余额计算部分编写梯形图如下：图4-5余额计算部分梯形图自动饮料贩卖机的控制系统仿真设计梯形图如下：哈尔滨理工大学学士学位论文5 自动售货机控制系统的调试5.1 系统的仿真调试PLC 梯形图程序设计好后, 要用实际的PLC 硬件来调试, 但是程序设计好后，没有实际的PLC 硬件，而且在实际的系统中进行一些调试有时候会有一定的风险。所以常常对程序进行仿真调试来对程序进行修改和调试。5.2 系统调试的方法在进行自动售货机的仿真前，首先要配置CPU的型号，通过对自动售货机I/O口的计算，我们选用CPU226，如图5-1所示。图4-1 自动售货机仿真软件操作屏设置图4-2 操作屏编译画面5.3系统仿真运行分析把导出的ASCLL文件导入仿真软件后，点击工具栏上的PLC按键，选择运行。假设投入5角钱硬币、1块钱硬币。所以要将输入I0.0， I0.1，I0.2，I0.3都点亮，可以看到如图5-3所示输出Q0.1，Q0.2 1元饮料指示灯、2元饮料指示灯都亮，达到了所要的效果。图5.3 自动售货机仿真画面 在这种情况顾客有三种选择，可以选择1元饮料，2元饮料，3元饮料。也可以选择什么商品都不选直接按退币键I0.7，当选择1元饮料时，把输入I0.4灯点亮，可以看到如图5-3所示输出Q0.3 1元饮料输出，而且经过计算之后余额还能再购买其它商品，1元饮料商品指示灯亮，达到了所要的通过仿真软件对仿真运行，我查找出来了些程序的错误并通过多次的仿真运行分析，终于把程序完善了，但是我认为在一些方面还可以再进行深一步研究和完善，只是由于本人能力有限，不能再进行深一步完善。哈尔滨理工大学学士学位论文结论本论文根据目前国内自动化商业机械的发展现状，针对其中一种自动化商业机械自动售货机进行自动售货机控制系统的分析和设计。主要内容如下：1. 深入了解和分析自动售货机控制系统的要求。2. 根据自动售货机控制系统的要求和工作原理确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。3. 对系统进行硬件设计，根据I/O点数，选择合适的PLC类型，选择感应器件的类型，钱币的贮存和退币机构，商品的送出机构。4. 对系统进行软件设计，首先分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。然后根据自动售货机控制系统流程先将自动售货机控制系统任务分成几个主要部分来进行设计，主要包括：计币部分设计，比较部分设计，选择部分设计，余额计算部分设计，然后进行整理将完整的自动售货机控制系统的梯形图程序设计出来。5. 对编制好的梯形图程序进行调试，查找错误，使设计的梯形图程序更加的完善。但是由于缺乏实际调试设备，我采用了仿真软件对设计出来的梯形图进行仿真运行，查找出来了些错误并进行完善，但我认为在一些方面还可以再进行深一步研究和完善，只是由于本人能力有限，不能再进行深一步完善。 哈尔滨理工大学学士学位论文致 谢 直到今天，论文总算完成了，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我
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